Brevet FR2616539A1 — publié le 19881216

La présente invention se rapporte aux installations de mesure de précision utilisées dans la physique nuclaire et, tout particulièrement, elle concerne les spectro de Môssbauer. La présente invention peut être utilisée dans la physique, la chimie, la géologie, la métallurgie, la biologie et dans d'autres domaines de la science et de la technique o l'on observe l'absorption par résonance des rayons gamma. On connaît un spectromètre de MSssbauer, comportant une source gamma fixée sur un vibreur, aussi bien qu'un absorbant et un détecteur de rayonnement gamma, montés en série l'un après l'autre dans la direction du rayonnement gamma, o la sortie dudit détecteur gamma est reliée à l'entrée d'un bloc d'amplification et de sélection par amplitude, dont la sortie est reliée électriquement à l'entrée d'un analyseur multicanal dont l'entrée de signaux d'adresse est reliée à la sortie de signaux d'adresse d'un oscillateur pilote dont la sortie de signal de départ est reliée électriquement à l'entrée de signal de départ de l'analyseur multicanal et la sortie de signal de référence est raccordée à l'entrée d'un amplificateur de signal d'erreur, dont une autre entrée est reliée à un capteur de vitesse du vibreur et la sortie est connectée via un ampli- ficateur de puissance à la bobine excitatrice (voir la revue "Appareils et techniques de l'expérience, n 5, 1967, (Moscou), T.Tomov et autres "spectromètre Môssbauer", pages 133 - 142). Ce mode de réalisation d'un spectromètre de Môssbauer conduit à ce que les effets acoustiques et sismiques, de même que les perturbations électromagnétiques, exercent leur influence sur le vibreur et alors le profil expéri- mental de la raie dans le spectre de Môssbauer enregistré, tout en étant fonction de l'écart Doppler des énergies des rayons gamma, subit des distorsions, le profil de la raie du spectre de Môssbauer enregistré ne pouvant pas, dans ce cas, être restitué même si, par la suite, les perturbations provenant de l'extérieur sont absentes. On connaît aussi un spectromètre de Môssbauer, comportant une source gamma, fixée sur un vibreur, aussi bien qu'un absorbant et un détecteur gamma, montés en série l'un après l'autre dans la direction des rayons gamma, o la sortie dudit détecteur gamma est reliée à l'entrée d'un bloc d'amplication et de sélection par amplitude, dont la sortie est reliée électriquement à l'entrée d'un analyseur multicanal relié électriquement à un commutateur et dont l'entrée de signaux d'adresse est reliée à la sortie de signaux d'adresse d'un oscillateur pilote dont la sortie de signal de départ est reliée électriquement à l'entrée de signal de départ de l'analyseur multicanal et une sortie de signal de référence est connectée à l'entrée d'un amplificateur de signaux d'erreur dont une autre entrée est raccordée à un capteur de vitesse du vibreur et dont la sortie est reliée à un Pnalyseur de signaux d'erreur qui est relié électriquementvia un amplificateur de puissance, au commutateur et à la bobine excitatrice du vibreur (Journal "Scientific Instr ments",Volume 3, 1970,O.A.Kajaste et autres,"Error signal analyser for Mbssbauer drives", pages 934 - 936). Dans ce spectroe Lre de Mbssbauer, le couplage électriqueentre l'entrée de l'analyseur multicanal et la sortie du bloc d'amplification et de sélection par amplitude est direct,le couplage-électrique entre la sortie de signal de départ de l'oscillateur pilote et l'entrée respective de l'analyseur muticanal s'effectue par l'intermédiaire d'un commutateur, le couplage électrique de la sortie de l'analy- seur de signaux d'erreur au commutateur étant également direct. Le schéma de connexion ci-dessus fait que la réduction de l'influence qu'ont les perturbations extérieures sur la précision d'enregistrement des spectres de Môssbauer est obtenue par l'interdiction d'application du signal de départ à l'analyseur multicanal,sile signal d'erreur caractérisant l'écart entre le signal de référence et le signal provenant du capteur de vitesse qui donne la valeur instantanée de la vitesse de la tige à piston du vibreur devient supérieur à la limite prescrite. Or, le caractère stochastique des perturbations extérieures agissant sur l'oscillateur conduit au fait que l'événement de surhaussement, lorsque le signal d'erreur commence à dépasser la valeur de seuil prescrite, se fait sentir avec la même probabilité dans tout le cycle temporel du balayage du spectre de MOssbauer. Par ailleurs, pendant le temps séparant l'avènement de cet événement de surhaussement et le début du cycle de balayage suivant, le spectre est enregistré avec distorsion, étant donné que l'écart Doppler des énergies des rayons gamma ne corres- pond pas au numéro du canal de l'analyseur multicanal dans lequel seront accueillies les impulsions provenant du détecteur. Dans le cas o le signal d'erreur devient inférieur à la valeur prescrite avant que ne démarre le cycle suivant, le fait du surhaussement reste inaperçu dans le dispositif indiqué ci-dessus. Vu le fait que la réalisa- tion de l'événement de surhaussement dans le cycle de temps du balayage du spectre de MOssbauer est équiprobable sur tout le cycle et que le rapport de la durée du signal de départ à la durée du cycle est à peu près égal à 105, la probabilité P de faire l'acquisition d'un spectre de MOssbauer, est égale à: P = 10 5N et tend vers zéro quand on voit croître le nombre de cycles de balayage dans lesquels le signal d'erreur dépasse la valeur de seuil. Ce qui vient d'être dit est à l'origine de la faible précision de mesure des spectromètres de Môssbauer dans les conditions o se font sentir des perturbations sismiques, acoustiques et électromagnétiques. - La présente invention vise à créer un spectromètre de MOssbauer qui comprendrait un bloc et des couplages électri- ques mettant ce bloc en relation avec les éléments connus de ce spectromètre, afin de pouvoir réaliser une interruption de l'accumulation du spectre de MOssbauer dès l'instant de dépassement du signal d'erreur à un moment de temps donné de la période donnée du balayage du spectre de MOssbauer tout en assurant la reprise de ladite accumulation du spectre de M6ssbauer au bout d'un intervalle de temps apres l'interruption qui serait multiple de la période du signal de référence, délivré par l'oscillateur pilote, à condition qu'à cet instant-là, le signal d'erreur ne dépasse pas un niveau prescrit, ce qui permettrait d'améliorer la préci- sion de mesure du spectre de Môssbauer. Le problème posé est résolu du fait que dans un spec- tromètre de Môssbauer comportant-une source gamma fixée sur un vibreur aussi bien qu'un absorbant et un détecteur gamma, montés en série l'un après l'autre dans la direction du rayonnement gamma, alors que la sortie dudit détecteur gamma est reliée à l'entrée d'un bloc d'amplification et de sélection par amplitude, dont la sortie est reliée électri- quement à l'entrée d'un analyseur multicanal relié électri- quement à un commutateur et dont l'entrée de signaux d'adresse est reliée à la sortie de signaux d'adresse d'un oscillateur pilote dont la sortie de signal de départ est reliée électriquement à l'entrée de signal de départ de l'analyseur multicanal et la sortie de signal de référence est connectée à l'entrée d'un amplificateur de signaux d'erreur dont une autre entrée est reliée à un capteur de vitesse du vibreur et dont la sortie est reliée à un analy- seur de signaux d'erreur qui est relié électriquement, via un amplificateur de puisance, au commutateur et à la bobine excitatrice du vibreur, selon l'invention, on prévoit un monostable dont la durée du signal de sortie est un multiple de la période du signal de référence, débité par l'oscilla- teur pilote dont l'entrée est reliée à la sortie de l'analy- seur designaux d'erreur tandis que le couplage électrique entre la sortie du bloc d'amplification et de sélection par amplitude et l'entrée de l'analyseur muticanal se réalise à l'aide du commutateur, la sortie du monostable étant reliée à l'entrée de commande du commutateur, en réalisant ainsi le couplage électrique entre l'analyseur du signal d'erreur d'une part et le commutateur d'autre part. Ce mode de réalisation d'un spectromètre de Môssbauer selon l'invention permet de supprimer les erreurs de mesure des paramètres caractérisant le spectre de MSssbauer. Dans ce cas, dès l'instant de l'interruption de l'accumulation des données spectrométriques, lorsque le signal d'erreur dépasse le niveau de seuil prescrit, les informations ne se présentent pas sur l'analyseur multicanal jusqu'è la fin du cycle de travail, et quand le signal d'erreur diminue et atteint une valeur absolue inférieure à la valeur de seuil, l'arrivée de l'information se rétablit dans la période o ce fait a lieu, au moment et dans le canal d'acquisition o s'était produite l'interruption de la circulation des infor- mations. Cela permet de garantir la précision de mesure requise dans les conditions o interviennent des perturbations sismiques, acoustiques et électromagnétiques. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaî- tront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématique annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lesquels: - la figure i représente un organigramme d'un spectromè- tre de MSssbauer selon l'invention; et - la figure 2 a, b, c, d, e représente les variations de la tension U (axe des ordonnées b b) en fonction: du temps t (axe des abscisses b c), du signal de déclenchement, des signaux d'adresse, des tensions de seuil, du signal d'erreur, du signal délivré par l'analyseur de signaux d'erreur, et du signal débité par le monostable du spectromètre de la figure-1. Le spectromètre de Môssbauer selon l'invention comporte une source gamma I (figure 1), fixée sur un vibreur 2, un absorbant 3 et un détecteur gamma 4 montés en série l'un après l'autre dans la direction A des rayonnements gamma, la sortie dudit détecteur gamma 4 étant reliée à l'entrée d'un bloc d'amplification et de sélection par amplitude 5. La sortie du bloc d'amplification et de sélection par amplitude 5 est connectée à l'entrée 6 d'un commutateur 7, dont la sortie est reliée à l'entrée 8 d'un analyseur multicanal 9. L'entrée 10 des signaux d'adresse de l'analyseur multicanal 9 est reliée à la sortie de signaux d'adresse 11 d'un oscillateur pilote 12, dont la sortie de signal de départ 13 est reliée à l'entrée de signal de départ 14 de l'analyseur multicanal 9. La sortie de signal de déclenchement de l'oscillateur pilote 12 est reliée à l'entrée 15 d'un amplificateur de signaux d'erreur 16 dont une autre entrée 17 est reliée au capteur 18 de vitesse du vibreur 2 et dont la sortie est reliée à l'analyseur de signaux d'erreur 19 et à la bobine excitatrice 21 du vibreur 2 par l'intermédiaire d'un amplificateur de puissance 20. La sortie de l'analyseur de signaux d'erreur 19 est reliée à l'entrée d'un monostable 22, dont la sortie est reliée à l'entrée de commande 23 du commutateur 7. Le principe de fonctionnement du spectromètre de Môssbauer selon l'invention, consiste en ce qui suit. Les impulsions provenant du détecteur gamma 4 (figure 1), subissent l'amplification et la sélection par amplitude dans le bloc 5 et sont appliquées,par l'intermé- diaire du commutateur 7,à l'analyseur multicanal 9, fonc- tionnant en régime de comptage en série multicanal et synchronisé par les signaux de départ (figure 2 a), fournis avec une période T par l'oscillateur pilote 12, tandis que l'adresse du canal d'accumulation des impulsions dans l'analyseur multicanal 9 est déterminée par les signaux d'adresse (figure 2 b) servant de signaux d'horloge fournis par l'oscillateur pilote 12. L'oscillateur pilote 12 produit également le signal de référence qui détermine la loi de modulation; l'amplificateur de signaux d'erreur 16 sert à calculer l'écart x (figure 2 c) entre le signal de réfé- rence, attaquant l'entrée 15, et le signal de vitesse, fourni à l'entrée 17 de l'amplificateur de signaux d'erreur 16 par le capteur 18 de la vitesse du vibreur 2. L'analyseur de signaux d'erreur 19 compare le signal d'écart x aux valeurs prescrites de seuil +U1 -U1 (figure 2 c) qui caractérisent la précision d'accumulation du spectre de Môssbauer. Si le signal d'écart dépasse la valeur de seuil, comme cela est montré à la figure 2 c, à l'instant tn dans le canal d'accumulation ai (figure 2 b) apparaît un signal U2 (figure 2 d), produit par l'analyseur de signaux d'erreur 19 conformément à la fonction logique: (O si X (figure 2 e). Les flancs avant des signaux U2 et U3 coin- cident dans le temps. Le signal U3, délivré par la sortie du monostable 22, est appliqué à l'entrée de commande 23 du commutateur 7 qui coupe le circuit électrique entre l'analy- seur multicanal- 9 et le bloc d'amplification et de sélec- tion par amplitude 5, ce qui signifie que les informations n'ont plus d'accès à l'analyseur multicanal 9 à partir de l'instant tn, lorsque le signal d'écart dépasse la valeur de seuil dans le canal d'accumulation ai (figure 2 c), et jusqu'à la valeur courante de temps tn + T dans le canal ai du cycle d'accumulation qui suit, à condition qu'à ce moment-là le signal d'écart n'excède pas, en valeur absolue, les valeurs données de seuil. On obtient ainsi une densité uniforme de la distribution des informations tant dans un canal que dans l'analyseur multicanal 9 pour le spectre de Môssbauer tout entier. Dans l'exposé qui suit, on trouvera des données qui résultent des mesures, effectuées à l'aide d'un spectro- mètre de Môssbauer selon l'invention. En présence de perturbations extérieures, et en l'occurrence, de perturbations sismiques, il s'agit d'obte- nir un spectre de Môssbauer, lorsque les valeurs d'erreur admissibles, données en % par rapport à la plage de vitesses sont les suivantes: 0,01; 0,05; 0,1; 0,5, le monostable 22 étant mis hors circuit. Dans ces conditions, on a déterminé la largeur r de la raie expérimentale du spectre de Môssbauer. Pour ce qui est de la source de perturbations sismiques, on a fait appel à un moteur, portant sur son arbre une charge dont le centre des masses était décalé par rapport à l'axe de rotation. Si la vitesse de rotation est maintenue constante, la valeur de l'erreur de vitesse S i(t) pour le canal i de l'analyseur multicanal 9 s'exprime par la relation: i(t) = 0,5. Sin (100Lt +), (0,2 t), oỏ/ est la mesure d'angle en radians, t est le temps courant, est la phase initiale de variation du signal. Comme absorbant 3, on utilisait du ferrocyanure de potassium K4Fe(CN)6. 3H20, dont le spectre d'absorption est constitué par une seule raie. La plage de vitesses pour le balayage du spectre se chiffre à +3,0 mm/s, la valeur de l'effet étant de 26%. Les résultats des mesures sont donnés au tableau ci-dessous. N Valeur de seuil Largeur de la raie du de l'erreur, % spectre, F, mm/s i 0,00 0,364 + 0,002 2 0,01 0,366 + 0,002 3 0,05 0,366 + 0,002 4 0,1 0,367 + 0,002 0,5 0,368 + 0,002 6 - 0,68 + 0,03 La position 1 du tableau correspond à la valeur tabulée connue de la largeur de raie qu'a le ferrocyanure, la position 6 est le cas de données obtenues avec le mono- stable 22 mis hors circuit, les informations passant dans l'analyseur multicanal 9 à travers le commutateur 7, quelque soit le niveau des perturbations extérieures. Le spectromètre de Môssbauer selon l'invention permet d'obtenir des spectres de M6ssbauer avec une précision prédéterminée qui ne dépend pas des perturbations acousti- ques, sismiques ni autres, venant de l'extérieur, et donne toutes possibilités de faire une économie de temps car il n'est plus question de revenir sur les expériences effec- tuées. REVENDICATION Spectromètre de Môssbauer, du type comportant une source gamma fixée sur un vibreur, aussi bien qu'un absorbant et un détecteur gamma, montés en série l'un après l'autre dans la direction du rayonnement gamma, la sortie dudit détecteur gamma étant reliée à l'entrée d'un bloc d'amplification.et de sélection par amplitude, dont la sortie est reliée électriquement à l'entrée d'un analyseur multicanal relié électriquement à un commutateur et dont l'entrée de signaux d'adresse est reliée à la sortie de signaux d'adresse d'un oscillateur pilote, dont la sortie de signal de départ est reliée électriquement à l'entrée de signal de départ de l'analyseur multicanal et dont la sortie de signal de référence est connectée à l'entrée d'un ampli- ficateur de signaux d'erreur dont une autre entrée est reliée à un capteur de vitesse du vibreur et dont la sortie est reliée à un analyseur de signaux d'erreur qui est relié électriquement au commutateur et à la bobine excitatrice du vibreur, via un amplificateur de puissance, caractérisé en ce qu'on y prévoit un monostable (22) dont la durée du signal de sortie est multiple de la période du signal de référence débité par l'oscillateur pilote (12), dont l'entrée est reliée à la sortie de l'analyseur de signaux d'erreur (19) tandis que le couplage électrique entre la sortie du bloc d'amplification et de sélection par ampli- tude (5) et l'entrée (8) de l'analyseur multicanal (9) est réalisé à l'aide du commutateur (7), la sortie du monosta- ble (22) étant reliée à l'entrée de commande (23) du commu- tateur (7), en réalisant ainsi le couplage électrique entre l'analyseur de signaux d'erreur (19) et le commutateur (7).