Brevet FR2517832A1 — publié le 19830610

Appareil de mesure de la radioactivité d'échantillons liquides L'invention concerne les appareils de mesure de la radi-oactivité gamma d'échantillons liquides à faible activité, ce qui nécessite d'utiliser des échantillons de grand volume, du type comportant un passeur automatique permettant de transférer des échantillons successifs d'un convoyeur dans une chambre de mesure munie d'un détecteur de rayonnement (ha-bituellement un détecteur Ge-Li) et protégée du rayonnement extérieur par un blindage, de maintenir chaque échantillon à son tour dans l-a chambre pendant le temps nécessaire à la mesure, et de ramener l'échantillon dans le convoyeur, puis d'avancer ce dernier pour amener l'échantillon suivant au poste de transfert. On connaît déjà de nombreux passeurs-automatiques d'échantillons associés à des moyens de mesure de radioactivité. Le document FR-A- 2 435 751 décrit un appareil de mesure du type ci-dessus défini dont le passeur d'échantillons comporte une chaîne qui fait glisser des échantillons successifs sur une table support en les faisant passe-r l'un après l'autre à un poste de transfert où ils sont reçus par la plate-forme d'un ascenseur. Chaque échantillon à son tour est amené dans une chambre de mesure par descente de l'ascenseur sur lequel repose l'échantillon par l'intermédiaire de son support. Cette constitution donne des résultats satisfaisants lorsque le nombre d'échantillons à traiter est faible. Elle présente toutefois un certain nombre de limitations. L'encombrement de l'appareil devient extrêmement élevé si le convoyeur est prévu pour recevoir un nombre important d'échantillons, ce qui est souhaitable pour que l'appareil puisse fonctionner automatiquement en l'absence du personnel pendant des durées importantes. Le déplacement des supports d'échantillon sur la table implique des frottements importants. On connaît par ailleurs des appareils de mesure de la radioactivité gamma d'échantillons liquides successifs de faible volume dont le passeur d'échantillons comporte un plateau en forme de disque (US-A-2 924 718). Divers motifs, notamment de soustraction de l'échantillon mesuré à l'influence du bruit de fond des autres échantillons, ont conduit à utiliser des systèmes de transfert beaucoup plus complexes qu'un simple ascenseur et de tels systèmes sont totalement inutilisables dans le cas d'échantillons de grand volume (typiquement un litre5. Et le technicien ayant connaissance des deux types d'appareils mentionnés plus haut rejettera a priori l'utilisation d'un convoyeur constitué par un plateau circulaire en combi-naison avec un dispositif d'ascenseur, du fait que l'on se trouverait alors confronté d'une part à une augmentation considérable d'encombrement, étant dqnné l'épaisseur de blindage nécessaire pour protéger la chambre de mesure du rayonnement ambient, d'autre part, au problème du déplacement simultané d'un grand nombre d'échantillons suivant un trajet circulaire avec glissement de tous les supports d'échantillon sur la-table, impliquant, surtout au démarrage, des efforts importants. La présente invention vise à réaliser un appareil de mesure de radioactivité gamma du type ci-dessus défini répondant mieux que les appareils antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'il présente un encombrement minimal et permet un déplacement sûr et sans à-coups des échantillons. Dans ce but, I'invention propose notamment un appareil du type ci-dessus défini caractérisé en ce que le convoyeur comprend un plateau horizontal présentant une série d'emplacements répartis à intervalles réguliers sur un cercle centré sur l'axe de rotation du plateau, destinés à recevoir des supports d'échantillons et munis de moyens de maintien des supports d'échantillons dans le sens circonférentiel ; des moyens permettent d'entrai- ner le plateau pas à pas pour amener chaque échantillon à son tour en u-n poste de transfert ; un ascenseur associé au convoyeur est muni de moyens permettant de déplacer verticalement une plate-forme entre une position haute où elle est au niveau du plateau et une position basse où l'échantillon porté par la plate-forme est exposé à un détecteur de rayonnement ; des moyens de saisie du support et de déplacement radial de ce support permettent de le transférer entre le poste de transfert et la plate-forme alors que celle-ci est en position haute ; un blindage entourant le détecteur et délimitant une chambre de mesure dans laquelle se déplace la plateforme est obturable à sa partie supérieure par une partie mobile formant porte ; des moyens de synchronisation permettent d'effectuer les différents-mouvements requis dans l'ordre convenable. Le plateau est avantageusement annulaire, avec une section droite en forme de L renversé. Son moment d'inertie est ainsi considérablement plus faible que celui d'un plateau en forme de disque complet. Le plateau sera habituellement supporté et guidé par des moyens de roulement comportant par exemple des galets en appui sur les ailes du L. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un appareil de mesure qui en constitue un mode particulier de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la figure 1 est une vue de dessus, des fragments du plateau étant arrachés pour montrer les organes placés au-dessous - la figure 2 est une vue en élévation, en coupe partielle suivant la ligne II-II de la figure 1 - les figures 3 et 4 sont des vues en coupe suivant les lignes III-III et IV-IV de la figure 1. L'appareil qui sera maintenant décrit à titre d'exemple est destiné à mesurer la radio'activité gamma d'échantillons liquides placés dans des flacons de forte contenance (un litre), présentant une section droite en U renversé. La mesure est effectuée pendant que le flacon 8, dont le contour est indiqué schématiquement en traits mixtes sur la figure 2, coiffe un détecteur 9 que l'on supposera être un cristal de Ge-Li. Au cours de cette mesure, le flacon est enfermé dans un puits de mesure déiimité par un blindage. Lorsque le'volume de l'échantillon est convenable, l'épaisseur de liquide autour du détecteur est du même ordre au-dessus et autour du détecteur et elle est suffisamment faible pour permettre une mesure précise des gamma de faible énergie.Le détecteur est associé à un système de traitement du signal, non représenté car -il n'est pas concerné directement par l'invention1 fournissant un spectrogramme de l'émission (intensité et répartition en énergie) Les échantillons peuvent notamment être constitués par des prélèvements de liquides organiques, dans lesquels il faut détecter la présence de radio-émetteurs aussi diversifiés:en énergie que le cérium et le cobalt, dès que l'activité dépas-se quelques dizaines de Pico-curies, ce qui implique des durées de mesure de l'ordre de l'heure. L'appareil montré en figures 1 et 2 comporte un châssis dont une fraction est visible, comprenant deux longerons 10 et une traverse 11. Ce châssis supporte le puits de mesure et le passeur d'échantillons. Ce dernier peut être regardé comme comportant un convoyeur, un ascenseur et des moyens de transfert des échantillons entre le convoyeur et l'ascenseur. Ces organes seront successivement décrits. Le convoyeur comprend essentiellement un plateau annulaire 12 à section droite en L, qui tourne sur des moyens de guidage portés par le châssis. Ces moyens de guidage sont constitués par des galets, ce qui permet d'avoir des frottements faibles. Les galets sont répartis en trois jeux disposés à 1200 et chaque jeu comporte un galet support 13 tournant sur un étrier 14 fixe. Deux des étriers 14 sont fixés à la traverse (figures 1, 3 et 4). Deux sur trois des étriers portent des galets fous 15 de centrage du pla t9an (rislUreS 1 et 4). Le troisiSAme porte un cylindre cranté 16 d'entraînenent (ilurP w! couplé 9 I'arbrP d'un moteur électrique 17. La base du convoyeur est crantA:.e. sir sa ctrconfrence. La race supérieure du disque 12 porte, en une série d'emplacements répartis intervalles angulaire-s égaux sur un même cercle, des moyens de maintien d'un support d'échan tillons .18 dont un seul est représenté sur la-figure 1. Ces moyens sont constitués, dans le cas illustré en figure 1, par deux glissières 19 et un pion de limitation de course 20. Les glissières 19 divergent légèrement vers l'axe de rotation du plateau pour faciliter l'insertion radiale- du porte-chantillon 18. Ce dernier est constitué par une plaque percée d'un trou de passage du détecteur 9 et munie de pions 21 de centrage du flacon contenant l'échantillon. Plusieurs jeux de trous de réception de pions peuvent être prévus pour autoriser l'emploi de flacons de diamètres variables. Chaque porte-échantillon 18 porte au moins deux tenons 22 situés à la même distance du centre du disque 12, faisant saillie vers le haut et dont le r3le apparaîtra plus loin. Il faut remarquer que la constitution du plateau réduit le moment d'inertie de l'ensemble constitué par ce plateau et des échantillons et que le mode de supportage du plateau réduit les frottements, ce qui permet d'obtenir un entraînement pas à pas à l'aide d'un moteur électrique 17 de faible puissance, en dépit de la masse élevée des flacons remplis. On peut également arrêter de façon précise le disque dans des orientations successives telles que chaque emplacement de réception d'échantillon à son tour se trouve en un poste de transfert. L'ascenseur est placé dans le sens radial entre le poste de transfert et l'axe de rotation du disque 12. Il comprend une plate-forme 23 percée d'un trou de passage du détecteur 9, solidaire d'une glissière de guidage sur une colonne verticale 24, glissière qui peut être a billes pour réduire les frottements. Des moyens moteurs permettent de déplacer la plate-forme 23 entre une position haute où sa face supérieure est de niveau avec le disque et une position basse où elle amène le flacon d'échantillon 8 à coiffer le détecteur 9. Dans le mode de réalisation montré en figures 1 et 2, les moyens moteurs comprennent un moteur électrique d'entraînement en rotation d'une tige filetée verticale 25, immobilisée en translation par des paliers 26. Les moyens moteurs comprennent de plus un écrou 27 solidaire de la plate-forme, vissé sur la tige 25. La plate-forme est munie de vis 28 (figure 1) de retenue d'un support d'échantillon. La tige 25 est placée à l'intérieur du puits de mesure délimité par une paroi de blindage contr-e les rayonnements extérieurs, et notamment contre le rayonnement cosmique aléatoire. Ce blindage comprend une partie fixe et une partie mobile pour autoriser le passage des échantillons. La partie fixe est constituée par une paroi composite. La partie externe 29, en acier choisi pour avoir un faible bruit de fond, est revêtue intérieurement d'une paroi 30 en briques de plomb, de 5 cm par exemple. Enfin, la paroi de plomb est avantageusement doublée intérieurement par un revêtement en cuivre, de 1 cm d'épaisseur par exemple, destiné à limiter l'effet Compton induit par la radioactivité des échantillons. La partie mobile est constituée par une porte 32 fermant le puits. Cette porte est déplaçable entre des positions arrière, où elle est montrée en figures 1 et 2,et avant, où elle ferme le puits. Elle est supportée et guidée par des moyens de roulement, afin de réduire les frottements. Ces moyens comportent des galets 33 qui roulent sur des rails solidaires des longerons 10 et des galets 35 montés sur la porte et qui encadrent ces mêmes rails 34. Les moyens permettant de déplacer la traverse 38 entre ses positions extrêmes comportent un moteur (non représenté) entraînant une poulie motrice 36 sur laquelle s'enroule une courroie crantée sans fin, maintenue en tension part une poulie de renvoi 37 tournant sur le châssis. La courroie est solidaire d'une pièce 45 fixée à la traverse 38. La traverse 38 se déplace le long des parois latérales externes 47 de la chambre sur deux traverses 46. Les moyens de transfert des échantillons comportent une pince 39 faisant saillie vers l'e-xtérieur, dans le sens radial, à partir dela traverse 38 et munie d'un couloir 40. Le couloir est prévu de façon que, lorsque la porte est en position avant, les tenons 22 viennent s'engager dans le couloir lorsque le support 18 arrive au poste de transfert. Les moyens utilisés pour déplacer la porte comprennent un moteur électrique 41 fixé à la traverse 11 et entraînant en rotation une tige filetée 42 guidée et retenue en translation par des paliers 43. Cette tige se visse dans une noix 44 solidaire de la porte 32. L'appareil est complété par un système électrique ou électronique, non représenté, destiné à faire fonctionner en séquence les divers moyens moteurs et à provoquer la mesure. Ce système peut être associé à un analyseur multicanaux destiné à fournir les spectrogrammes d'émission des échantillons. Il peut utiliser des circuits dé logi.que séquentielle. De toute façon, il doit permettre d'assurer la sé-quence de fonctionnement suivante - amenée d'un échantillon au poste de transfert par déplacement circonférentiel du plateau 12 à laide du moteur 17, l'arrêt s'effectuant en réponse à un signal de détection fourni par des capteurs optiques ou électriques, tels qu'un microrupteur - transfert parla traverse 38 du support d'échantillon 18 et de l'échantillon qu'il porte sur la plate-forme 23;; - descente de la plate-forme et de l'échantillon, les tenons 2-2 se dégageant automatiquement du couloir 40; - fermeture de la porte 32 et mesure gui sera en géné ral é l'ordre de l'heure - Quverture de la porte 32 - remontée de la plate-forme 23 et de l'échantillon - retour du support et de l'échantillon sur le plateau 12 ; - nouveau transfert. Les divers composants électriques (moteur, commuta- teurss interrupteurs de fin de course, etc.) seront avan te-gent (tanches pour limiter les conséquences d'un renversement de flacon ; des commandes manuelles pourront être prêve.s pour pallier une défaillance du système de commande automatique et effectuer un calage initial. L'invention ne se limite évidemment pas au mode particulier de réalisation qui a été représenté et décrit à titre d'exemple et il doit être entendu que la portée du présent brevet s'étend à toute variante restant dans le cadre des équivalences. Mais, dans tous les cas, du fait du décalage radial vers l'intérieur de la chambre de mesure par rapport au poste de transfert, on réduit l'encombrement de l'appareil ; on équilibre mieux celui-ci ; on facilite l'introduction des échantillons, notamment en évitant de faire glisser les supports d'échantillons sur une table, et on arrive à une sécurité et une souplesse de fonctionnement très supérieures à celles des appareils antérieurs. REVENDICATIONS 1. Appareil de mesure de la radioactivité gamma d'échantillons liquides, notamment à faible activité, comportant un passeur automatique permettant de transférer des échantillons successifs d'un convoyeur dans une chambre de mesure munie d'un détecteur de rayonnement et protégée du,rayonnement extérieur par un blindage, de maintenir chaque échantillon. à son tour dans la chambre pendant le temps nécessaire à la mesure et de ramener l'échantillon dans le convoyeur, puis d'avancer ce dernier pour amener l'échantillon suivant au poste de transfert, caractérisé en ce que le convoyeur comprend un plateauhorizontal (12) présentant une série d'emplacements répartis intervalles réguliers sur un cercle centré sur l'axe de rotation du plateau, destinés à recevoir des supports d'échantillons (18) et munis de moyens (t9, 20) de maintien des supports d'échantillons dans le s.ens circonférentiel et en ce que le passeur comprend des moyens pour entraîner le plateau pas à pas pour amener chaque échantillon à son tour en un poste de transfert, un ascenseur associé au convoyeur et muni de moyens permettant de déplacer verticalement une plate-forme entre une position haute où elle est au niveau du plateau et une position basse où l'échantillon porté par la plate-forme est exposé à un détecteur de rayonnement, des moyens de saisie du support et de déplacement radial de ce support permettant de le transférer entre le poste de transfert et la plate-forme alors que celle-ci est en position haute, un blindage entourant le détecteur et délimitant une chambre de mesure dans laquelle se déplace la plate-forme, obturable à sa partie supérieure par une partie mobile formant porte et des moyens de synchronisation permettant d'effectuer les différents mouvements requis dans l'ordre convenable. 2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le plateau est à section droite en forme de L rens versé et en ce qu'il est supporté et guidé par des moyens de roulement en appui sur les ailes et entraîné par crémaillère. 3. Appareil suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de maintien des porte-échantillons comprennent des glissières présentant une forme divergente vers l'intérieur dans le sens radial et des moyens de limitation de déplacement des porte-échantillons vers l'extérieur dans le sens radial 4. Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plate-forme de l'ascenseur est guidée dans la chambre de mesure par des moyens de roulement et entraînée en translation par l'intermédiaire d'une liaison à vis et écrou placée dans la chambre. 5. Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la plate-forme comporte des vis de retenue des supports d'échantillons dans le sens radial. 6. Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chambre est délimitée par une partie fixe et par une porte placée à la partie haute, déplaçable horizontalement sur un châssis de l'appareil par l'intermédiaire de moyens de roulement (33, 35). 7..Appareil- suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de saisie du support et de déplacement radial du support comprennent une pince portée par les paroi-s latérales externes (47) et ayant un couloir ouvert vers le bas, dimensionné de façon que des tenons (22) des supports d'échantillons viennent s'engager dans le couloir (40) lors des déplacements circonférentiels du plateau lorsque le support (18) arrive au poste de transfert. 8. Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le blindage est composite et comprend, de l'extérieur vers l'intérieur, une paroi en acier (29), une paroi en plomb (30) et un doublage en cuivre destiné à réduire l'effet Compton.