Brevet FR2481868A1 — publié le 19811106

La présente invention concerne les sources de neutrons et, plus précisément, les sources à tube de neutrons du type accè- lérateur possédant une section d'ionisation perfectionnée. Les sources à tube de neutrons du type accélérateur sont utilisées dans de nombreuses applications. Une application bien connue est la diagraphie nucléaire de puits s'enfonçant dans des formations souterraines. Par exemple, dans la diagraphie de puits neutron-neutron, on utilise une source de neutrons primaires pour irradier les formations souterraines intéressantes. Le rayonnement secondaire résultant est mesuré par un ou plusieurs détecteurs écartés axialement de la source à l'intérieur du trou de forage. Ce rayonnement secondaire peut prendre la forme de neutrons ther- miques, neutrons épithermiques ou rayons gamma de capture de neutrons thermiques. Un instrument de diagraphie du type utilisé pour les mesures de porosité est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4 005 290 ou l'instrument de diagraphie comporte une source de neutrons et des détecteurs de neutrons épithermiques et thermiques. Dans des processus tels que la diagraphie de porosité, ou diagraphie électrique, la source de neutrons est une source continue ordinairement de type chimique. D'autres techniques de diagraphie nucléaire de puits bien connus font appel à des sources de neutrons pulsées. Par exemple, dans la technique de la diagra- phie de puits analytique nucléaire, on abaisse un instrument d'analyse dans le puits jusqu'au niveau d'une formation à analyser. On met ensuite en oeuvre l'analyse en actionnant cycliquement une source de neutrons de l'instrument afin d'irradier la formation examinée au moyen d'impulsions, ou gerbes, répétées de neutrons rapides. Dans un processus d'analyse décrit par le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3 686 503, on peut faire détecter par un détecteur de neutrons des neutrons retardés émis par de l'ura- nium à l'intérieur de la formation. Un autre processus, décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4 180 730, utilise la détection de neutrons instantanés émis par de l'uranium dans la formation. Des techniques de diagraphie nucléaire pulsée peuvent aussi être employées dans des processus selon lesquels on déter- 248 1863 mine des vitesses de désintégration radioactive. Ainsi,-on irradie la formation examinée au moyen d'une salve de neutrons rapides, et on mesure la densité neutronique résultante dans des fenêtres temporelles successives ou en recouvrement. Par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3 800 150 décrit une technique de diagraphie de neutrons selon laquelle on mesure la vitesse de désin- tégration neutronique relative aux neutrons épithermiques ou ther- miques en utilisant des fenêtres temporelles de détection qui se recouvrent partiellement l'une l'autre. Les sources de neutrons qui peuvent être utilisées dans les processus de diagraphie nucléaire tels que décrits ci-dessus peuvent prendre la forme de tubes de neutrons de type accélérateur comprenant une section cible, une section de remplissage et une section d'ionisation placée entre la cible et la section de remplis- sage. La section de remplissage constitue une source de gaz accélé- rateur pour la section d'ionisation o celui-ci est ionisé puis accéléré pour venir frapper la cible. La cible est formée d'un maté- riau qui réagit au bombardement des ions en produisant des neutrons. Dans un certain nombre de sources à tube de type accélérateur bien connues, on utilise les isotopes lourds de l'hydrogène pour le gaz accélérateur et pour la source. Par exemple, le gaz accélérateur peut prendre la forme du deutérium ou de mélanges de deutérium et de tritium, et la cible peut comporter des molécules de tritium, des molécules de deutérium ou des mélanges de molécules de deutérium et de tritium. La réaction nucléaire dite deutérium-tritium est une réaction couramment utilisée dans un tube de neutrons du type accé- lérateurpour produire les neutrons. Dans la section de remplissage, un filament ou un réservoir ordinairement formés de zirconium ou de titane sont électriquement chauffés (dans des conditions ajustées)de manière qu'ils libèrent le deutérium gazeux précédemment absorbé dans le filament ou le réservoir. Le zirconium et le titane ont la pro- priété d'adsorber des quantités-importantes de différents gaz tels que l'hydrogène, le deutérium, le tritium, et bien d'autres gaz. Ces matériaux ont en outre la propriété de libérer les isotopes gazeux de l'hydrogène dans des conditions données lorsqu'on les chauffe à environ 3000C tout en retenant d'autres gaz qu'ils peuvent avoir adsorbés. Les molécules de deutérium sont ionisées dans la section d'ionisation par application d'une tension positive à une anode de la section d'ionisation. Les ions de deutérium sont ensuite accélérés par un important potentiel négatif, par exemple de -100 kV, et viennent frapper la cible de tritium en produisant une certaine quantité de neutrons. Alors qu'on peut utiliser diverses techniques pour ioniser le gaz accélérateur, une technique d'ionisation qui se révèle particulièrement appropriée dans le cas o l'on fait fonc- tionner la source de neutrons sous une basse pression du gaz accé- lérateur et suivant un mode pulsé est constituée par la méthode dite de Penning. Une source d'ions de Penning comprend des cathodes séparées et une anode placée entre les cathodes. Dans une source d'ions de Penning du type à cathode froide, les électrons sont émis d'une surface cathodique par l'action du champ électrique lorsqu'une pulsion de tension positive est appliquée à l'anode. Un aimant associé à la source de manière à faire déplacer les électrons en spirale augmente donc leur trajectoire de vol et augmente la probabilité statistique qu'ils entrent en collision avec des molécules du gaz accélérateur fourni à la chambre d'ioni- sation. Dans une source d'ions de Penning bien conçue, un certain nombre des électrons produits au niveau d'une surface cathodique viennent frapper l'autre surface cathodique, si bien que des électrons secondaires sont émis et augmentent la réaction d'ionisa- tion. Ces sources d'ions sont bien connues de l'homme de l'art et sont notamment décrites dans les ouvrages de Flinta, J. "Pulsed High-Intensity Ion Source", Part I; Pauli, R. et Flinta, J. "Pulsed High-Intensity Ion Source", Part Il, Nuclear Instruments 2, pages 219-236 (1958). Dans une source d'ions de Penning du type à cathode chaude, une cathode est formée d'un filament chauffé et les électrons initiaux sont produits par émission thermo-ionique à partir du filament. Pour le reste, les sources d'ions de Penning à cathode froide et à cathode chaude sont sensiblement identiques. Les sources d'ions à cathode chaude sont également bien connues de. l'homme de l'art, et l'une d'ellesest décrite dans Wood, J. et Crocker, A. "An Electrostatically Focused Ion Source and Its Use 24 8 186 8 In A Sealed-Off D.C. Neutron Source", Nuclear Instruments And Methods 21, pages 47-48 (1963). Selon l'invention, il est proposé un tube de neutrons du type accélérateur possédant une section d'ionisation nouvelle et perfectionnée permettant d'ioniser le gaz accélérateur. La section d'ionisation est placée entre la section cible et la sec- tion de remplissage du tube de neutrons et comprend une chambre d'ionisation conçue pour recevoir le gaz accélérateur venant de la section de remplissage. Une première et une deuxième cathode sont séparées l'une de l'autre et présentent des surfaces actives opposées qui sont tournées vers l'intérieur de la chambre. Des moyens anodiques sont placés en une position intermédiaire entre les cathodes, si bien que, en réponse à l'application d'une tension positive, les électrons sont transmis entre les surfaces actives opposées des cathodes et provoquent l'émission d'électrons secon- daires. La surface active d'au moins l'une des cathodes est formée d'un matériau présentant un coefficient d'émission d'électrons secondaires de 2 ou plus. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la surface active d'un premier élément cathodique placé au voisinage de la section de remplissage du tube possède un élément protubérant se prolongeant axialement dans la chambre. Un deuxième élément cathodique écarté du premier en direction de la cible comporte une ouverture suivant l'axe de la partie protubérante. L'élément ano- dique entoure l'intérieur de la chambre d'ionisation suivant sa périphérie en une position intermédiaire entre le premier et le deuxième élément cathodique. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la section d'ionisation comporte un aimant annulaire entourant l'extérieur de la chambre d'ionisation et enveloppant l'élément anodique. Des moyens sont prévus pour créer un parcours de flux magnétique de haute perméabilité orienté extérieurement des pôles opposés de l'aimant aux surfaces actives des éléments catho- diques. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une. meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: 2 4818 68 - la figure 1 est une représentation simplifiée d'un dispositif de diagraphie de puits constituant un mode de rêali- sation de l'invention; et - la figure 2 est une vue en coupe de la section d'ioni- sation d'un tube de neutrons de type-accélérateur conçu selon l'invention. En relation avec la figure là on va décrire l'invention relativement à une application préférée à un dispositif de diagraphie nucléaire de puits et, plus précisément, à un dispositif de diagra- phie dans lequel la source de neutrons fonctionne en mode pulsé. Le dis- positif de diagraphie de puits comprend un instrument de diagraphie 3 qui est suspendu à un câble 4 à l'intérieur d'un puits 5 traversant une formation souterraine intéressante indiquée par le numéro de référence 6. Le trou de forage peut être garni ou non d'un tubage, mais il sera normalement rempli d'un fluide tel que de la boue de forage, du pétrole ou de l'eau. Les signaux venant de l'instrument de diagraphie sont transmis à la surface par l'intermédiaire de conducteurs appropriés passant dans le câble 4, jusqu'à un circuit 8 d'analyse et de commande placé à la surface. Le circuit 8 fonctionne sur la base des mesures effectuées dans le puits et applique une ou plusieurs fonctions de sortie à un dispositif d'enregistrement 9. De plus, le circuit 8 transmet un certain nombre de fonctions de com- mande à l'instrument de diagraphie par l'intermédiaire de conducteurs passant dans le câble 4. Lorsque l'instrument de diagraphie se déplace dans le trou, un moyen d'enregistrement de profondeur, par exemple une poulie de mesure 10, produit un signal de profondeur qui est appliqué au dispositif d'enregistrement 9, de façon à mettre en corrélation les mesures effectuées dans le puits avec les profondeurs auxquelles elles sont effectuées. L'instrument de diagraphie 3 comprend une source de neutrons pulsée 12, une alimentation électrique 14 interne destinée à la source, et un détecteur de rayonnement 15, qui répond au rayonnement primaire ou secondaire de la formation en réponse au signal de sortie de la source de neutrons pulsée. Par exemple, le détecteur 15 peut être un détecteur de rayons gamma, un détecteur de neutrons thermiques ou un détecteur de neutrons épithermiques. Alors qu'un seul détecteur 248 1868 est représenté sur la figure 1, on comprendra que ces instruments dediagraphie peuvent comporter plusieurs détecteurs réagissant à des rayonnements identiques ou différents. La source de neutrons pulsée est un tube de neutrons du- type accélérateur comprenant une section de remplissage 16, une section d'ionisation 18 et une section cible 19. La section de remplissage 16 peut comprendre un élément de remplissage 16a qui libère du deutérium gazeux en réponse à l'application d'une tension continue ou alternative par l'alimentation 14. La section cible 19 comprend une cible de tritium 19a. La section cible comportera éga- lement, de façon typique, un ensemble d'électrodes de captage et de focalisation et une alimentation de haute tension négative (non représentée) ayant pour fonction de diriger les ions venant de la section d'ionisation 18 sur la cible l9a tout en supprimant le contre-courant d'électrons secondaires produit par l'impact des ions sur la cible. La section d'ionisation 18 comporte des moyens anodiques 18a et des moyens cathodiques 18b et 18c. La source de neutrons 12 peut fonctionner suivant un mode continu ou un mode pulsé. Q uel que soit le mode de fonctionnement, le deutérium gazeux libéré lors de l'application d'une puissance électrique à l'élément de remplissage 16 passe dans la section d'ionisation 18 o les molécules du gaz sont ionisées par une tension d'ionisation posi- tive (par rapport aux cathodes 18b et 18c) appliquée entre l'anode 18a et les cathodes 18b et 18c. Les ions de deutérium formés dans la section d'ionisation sont ensuite accélérés en direction de la cible 19a par une tension négative appliquée à la section cible. Par exemple, une tension ou une impulsion de tension positive d'une amplitude comprise entre quelques centaines de volts et quelques kilovolts peut être appliquée à l'élément anodique 18a, tandis qu'une tension de -100 kV est appliquée à la section cible 19. La section d'ionisation de Penning du tube de neutrons du type accélérateur peut être "à cathode froide" ou "à cathode chaude". Dans la source à cathode froide, les électrons primaires sont produits par l'action du champ électrique lorsqu'une impulsion de tension positive est appliquée à l'anode. Dans la source à cathode chaude, les électrons sont initialement produits par émis- 248 1868 sion thermo-ionique à partir d'un filament électriquement chauffé. La source à cathode froide présente l'inconvénient, particulière- ment important lorsque la source de neutrons fonctionne en mode pulsé, d'avoir un décalage temporel par rapport à l'instant o le flux électronique atteint une valeur suivante pour ioniser de façon optimale le gaz accélérateur. Ainsi, lorsqu'on applique une impul- sion de tension positive à l'anode, il se passe ordinairement une durée d'environ 3 à 10 microsecondes avant que le flux électronique ne s'établisse à une valeur d'équilibre. La source à cathode chaude, du fait que les électrons sont rendus instantanément dis- ponibles par l'émission thermo-ionique, ne présente pas cet inconvé- nient, Toutefois, la source à cathode chaude demande une alimentation électrique de haute tension supplémentaire, ce qui est particulière- ment important.dans le cas d'instruments de diagraphie travaillant au fond qui sont alimentés en énergie depuis la surface. La concentration du gaz accélérateur ionisé dé pe nd de la pression.du gaz accélérateur, c'est-à- dire de la concentration en molécules gazeuses de la section de remplissage et du rendement de la section d'ionisation. Le rendement d'ionisation est directement relié au flux et à l'énergie des élec- trons libres de la section d'ionisation. Ainsi, un processus d'ioni- sation relativement inefficace demande une pression de gaz accélé- rateur relativement élevée, c'est-à-dire une concentration plus forte en molécules gazeuses. Inversement, on peut notablement-réduire la pression du gaz accélérateur en augmentant le flux électronique dans la section d'ionisation. On obtient un accroissement très impor- tant de la production de neutrons à l'aide d'une source d'ions qui fonctionne efficacement à une faible pression gazeuse de l'ordre de quelques microns de pression de mercure. Cette relation est vraie aussi bien pour les sources d'ions continues que pour les sources d'ions pulsées. Selon un aspect de l'invention, on accroît sensible- ment le rendement de la section d'ionisation de la source de neutrons en formant la surface active d'au moins une des cathodes en un maté- riau possédant un coefficient d'émission d'électrons secondaires de 2 ou plus. De préférence, on dote les deux cathodes de surfaces 2 4 8 1 8 6 8 actives formées d'un matériau ayant un coefficient d'émission secon- daire d'au moins 2. Ainsi, une ou plusieurs faces cathodiques actives peuvent être formées d'halogénures de métaux alcalins tels que chloruresde potassium, de sodium et de rubidium, iodures de potas- sium et de sodium, bromure de sodium et fluorures de lithium et de sodium. Les halogénures de métaux alcalino-terreux;- tels que fluorures de baryum et de calcium, peuvent également être employés. Toutefois, les halogénures de métaux alcalins et de métaux alcalino- terreux décrits ci-dessus présentent l'inconvénient pratique de se détériorer rapidement sous l'action du bombardement ionique. D'autres matériaux qui se révèlent plus utiles pour former les surfaces cathodiques-comportent des oxydes métalliques tels que l'oxyde d'aluminium, l'oxyde de béryllium, l'oxyde de baryum et l'oxyde de magnésium. De préférence, on forme la surface cathodique d'une couche d'un oxyde choisi dans le groupe formé de l'oxyde de béryllium, l'oxyde d'aluminium et l'oxyde de magnésium, puisque ces matériaux sont relativement stables dans un environnement à basse pression- d'hydrogène ou d'isotopes lourds de l'hydrogène et, sous une épaisseur suffisante, sont stables vis-à-vis d'impacts ioniques. Parmi les oxydes mentionnés, l'oxyde de béryllium est celui qui résiste le mieux à la réduction dans un environnement d'hydrogène, et c'est pourquoi c'est lui que l'on préférera spécialement utiliser selon l'invention. L'oxyde de béryllium offre un coefficient d'émission d'électrons secondaires qui dépasse 3, ceci étant une particularité préférée pour la mise en oeuvre de l'invention. Les surfaces d'élec- trode en oxyde métallique qui conviennent le mieux selon l'invention sont formées par chauffage de la couche métallique en présence d'air ou d'oxygène de manière que soit produite une couche d'oxyde rela- tivement épaisse. Par exemple, on peut chauffer du béryllium en présence d'oxygène à une température de quelques centaines de degrés Celsius afin de former une couche uniforme d'oxyde de béryllium d'au moins deux couches atomiques d'épaisseur. On fixe mécaniquement à la cathode la couche de métal à surfaces oxydées. L'utilisation de matériaux à forte émission secondaire tels que les oxydes métalliques s'oppose à l'emploi fait suivant la technique antérieure du cuivre, du fer, du nickel, de l'aluminium, 248 186 du magnésium et du tantale, lesquels ont des coefficients d'émission secondaire d'environ 1,3. La pratique utilisée dans la technique antérieure relativement aux matériaux métalliques décrits ci-dessus, lorsqu'ils sont soumis à l'oxydation, consiste à éliminer toute couche d'oxyde des surfaces cathodiques. Selon un autre aspect de l'invention, qui peut être appliqué en combinaison avec des matériaux cathodiques à coeffi- cient d'émission secondaire relativement élevé tels que décrits ci-dessus ou qui peut être utilisé en relation avec des matériaux cathodiques plus classiques, l'un des éléments cathodiques reçoit une surface active possédant une partie protubérante se prolongeant axialement dans la chambre de la section d'ionisation. De préférence, la partie protubérante de la surface cathodique se trouve à une proximité plus étroite de l'anode de la section d'ionisation que le reste de la surface cathodique active. Cette configuration de l'élément cathodique a pour effet d'accroître le champ électrique au niveau du bord périphérique de la partie protubérante et dans la partie intérieure centrale de la section d'ionisation, ce qui renforce l'extraction d'électrons par le champ électrique au niveau du bord périphérique et, par conséquent, accroît la probabilité que les électrons émis à partir de la cathode viennent traverser la cathode opposée au lieu d'être captés par l'anode. Relativement à la figure 2, est représente une vue en coupe de la section d'ionisation 18 du tube accélérateur de neutrons, La section d'ionisation comprend un élément cathodique principal 22 et un élément cathodique secondaire 24 qui définissent les extrémités supérieure et inférieure de la chambre 25 dans laquelle l'ionisation du gaz accélérateura effectivement lieu. Suivant le pourtour inté- rieur de la chambre 25 et entre les éléments cathodiques 22 et 24 se trouve un élément anodique 27. L'élément anodique 27 est monté sur des bagues isolantes en céramique 29 et 30 et est donc isolé de manchons métalliques 32 et 33 qui, avec les éléments cathodiques, dé- finissent le reste de la chambre d'ionisation. Les manchons 32 et 33 et l'anode 27 sont formés en un métal non magnétique ou à perméa- bilité relativement faible, tel qu'un acier inoxydable austénitique de la série 300 AISI (norme des Etats-Unis d'Amérique). Un aimant 248 1860 annulaire 35 entoure l'extérieur de la chambre d'ionisation et s'étend au-delà des extrémités supérieure et inférieure de l'élé- ment anodique, ainsi que cela est représenté sur la figure. Partant de l'élément anodique et passant entre les bagues en céramique 29 et 30, puis dans l'aimant 35 et une bague annulaire 37 qui sera décrite plus en détail ci-après, il est prévu un fil électrique 38 servant à connecter l'anode à une source d'alimentation électrique de haute tension. L'élément cathodique 22 est doté de canaux 36 par lesquels le gaz accélérateur de la section de remplissage 16 s'écoule dans la chambre d'ionisation. L'élément cathodique 24 est doté d'une ouverture 45 située suivant l'axe de la partie protu- bérante 42 de l'élément anodique 22, cette ouverture donnant accès dela chambre d'ionisation à la section cible du tube à neutrons. La cible (non représentée sur la figure 2) est enfermée à l'inté- rieur d'une chambre constituée partiellement par une bague de verre 44, qui est maintenue en place par un manchon métallique ou en "Kovar" 45 soudé à l'élément cathodique 24. L'élément cathodique 24 est doté d'une pièce rapportée 46 qui est formée de béryllium revêtu d'une couche d'oxyde ou d'un autre matériau approprié possédant un coef- ficient d'émission secondaire élevé, ainsi que cela a été indiqué précédemment. La surface active de l'élément cathodique 22 qui est tournée vers l'intérieur de la chambre 25 peut être formée d'un matériau présentant de même un coefficient d'émission secondaire élevé suivant un mode de réalisation de l'invention, ou bien elle peut être formée d'un autre matériau approprié. L'élément cathodique 24, l'élément cathodique 22 et la bague annulaire 37 sont tous formés de matériaux extrêmement per-- méables au flux magnétique. Par exemple, ces éléments peuvent être faits en fer doux ou en certains aciers inoxydables, tels que l'acier inoxydable de la série 410 AISI (norme des Etats-Unis d'Amérique). La partie supérieure de l'élément cathodique 24 et la bague 37 créent donc, en relation avec la partie inférieure de l'élément cathodique 24 et de l'élément cathodique 22, un parcours magnétique à perméabilité élevée qui prend naissance à l'extérieur des extrémités de l'élément 35, puis tourne vers l'intérieur 1l jusqu'aux surfaces actives des éléments cathodiques. Les parcours à perméabilité élevée que créent les cathodes 22 et 24 et la bague 37 dirigent la plus grande partie du flux magnétique existant entre les pôles nord et sud de l'élément 35 jusqu'à l'intérieur de la chambre 25. De plus, on admettra en examinant la figure 2 que le champ magnétique le plus intense qui s'établit à l'application d'une tension positive à l'élément anodique 27 part du bord péri- phérique 47 de la partie protubérante 42 de l'élément cathodique 22 et, dans une moindre mesure, se retrouve au niveau du bord péri- phérique interne de la pièce rapportée 46. Le champ électrique intense existant au niveau des bords périphériques 47 et 48 accroît le nombre des électrons extraits par-le champ électrique et se trouvant dans une région de la chambre 25, ce qui augmente la proba- bilité que les électrons émis par les éléments cathodiques 22 et 24 viennent frapper la surface cathodique opposée au lieu d'être captés par l'élément anodique 27. Avec l'effet de spirale conféré par le champ magnétique accru existant à l'intérieur de la chambre et une. surface cathodique présentant un coefficient d'émission-secondaire supérieur à 2, la probabilité que les électrons viennent frapper des molécules du gaz accélérateur pour produire les ions voulus est fortement augmentée pour une pression plus réduite du gaz, et l'inter- valle séparant l'application d'une impulsion de tension positive a l'anode et l'établissement d'une valeur d'équilibre pour le flux électronique est réduit. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir du tube accélérateur de neutrons dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses autres variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. 24 à186 3 R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Tube accélérateur de neutrons possédant une section cible (19), une section de remplissage (16) séparée qui fournit un gaz accélérateur, et une section d'ionisation (18) placée entre la section cible et la section de remplissage, caractérisé en ce que la section d'ionisation comprend (a) une chambre d'ionisation (25) conçue pour recevoir le gaz accélérateur de la section de remplissage, (b) une première et une deuxième cathode (18b, 18c;22, 24) écartées l'une de l'autre et possédant des surfaces actives opposées qui sont tournées vers l'intérieur de la chambre, et (c) une anode (18a;27) placée en une position intermédiaire entre les cathodes de manière que, en réponse à 1 'application d'une tension positive, des électrons produits parl'action du champ élec- trique soient transmis entre les surfaces actives opposées des cathodes et provoquent l'émission d'électrons secondaires au moment de leur impact sur une surface cathodique active (46), la surface active (46) d'au moins une des cathodes étant formée d'un matériau qui possède un coefficient d'émission d'électrons secondaires d'au moins 2. 2. Tube selon la revendication 1, caractérise en ce que la surface active (46) de la cathode (24) ou des cathodes (22, 24) est formée d'oxyde debéryllium, d'oxyde d'aluminium ou d'oxyde de magnésium. 3. Tube selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les surfaces actives des deux cathodes (22, 24) sont formées d'un matériau ayant un.coefficient d'émission d'électrons secondaires d'au moins 2. 4. Tube selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la première cathode (22) comprend un élément protubérant (42) qui se prolonge axialement dans la chambre d'ionisation (25), et la deuxième cathode (24) écartée de la première dans la direction de la cible (19a), possède une ouverture (40) placée suivant l'axe de l'élément protubérant. 5. Tube selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'anode (27) entoure circonférentiellement l'intérieur de la chambre d'ionisation (25) en une position située entre la première et la deuxième cathode (22, 24). 6. Tube selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la partie protubérante (42) de la première cathode (22) est plus proche de l'anode (27) que le reste de la surface active de la première cathode. 7. Tube selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un aimant annulaire (35) entoure extérieurement la chambre d'ionisation et enveloppe l'anode, ainsi qu'un moyen (37, 22, 24) qui crée un circuit magnétique a perméabilité élevée s'éten- dant à l'extérieur des pôles opposés de l'aimant, jusqu'aux surfaces actives des cathodes.