4·50 - elektor avril 1980 compteur Geiger·Müller

Qui n'a pas entendu parler ducompteur Geiger? C'est en quelquesorte la baguette du sourcierde l'ère atomique, Une boîtemystérieuse qui révèle un danger,une menace, des calamités sousla forme d'u n crépitementinquiétant, Notre crainte desspectres réveillée par la scienceet qui ne quitte plus l'humanité,s'inscrit sur l'échelle d'unindicateur; celui-ci est un modestepetit appareil, simple, qu'il estfacile de réaliser soi-même, commenous nous proposons de vous lemontrer,

en étroite collaborationavec J.P. Haas

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Photo 1. Vue en coupe d'un tube compteurà armature. On distingue nettementl'électrode interne (anode). Le cylindre

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métallique (armature) forme la cathode ducompteur.

Elektor s'associerait-il à l'exploitationde la peur? Sinon, comment expliquer lapublication d'un article sur le compteurGeiger? Nous savons bien que c'est unreproche qu'on ne peut écarter d'unrevers de la main.Certes, la peur est là, alimentée par lesrécents évènements de Three Mile Islandaux Etats-Unis, de Hambourg etErftstadt en Allemagne et du Cap dela Hague en France, pour ne pas citerd'autres "incidents". Mais il s'agitsurtout pour nous de satisfaire l'intérêtet la curiosité légitimes de nos lecteursqui veulent savoir comment se présenteun compteur Geiger, comment il forie-tionne et comment le construire.

Comment fonctionne uncompteur Geiger?Rien n'est plus comparable à uncompteur Geiger qu'un photomètre.Dans les deux cas, il s'agit de la mesured'un rayonnement.Le photomètre (ou posemètre) s'intéresseaux rayons relativement inoffensifs etfaiblement énergétiques de la lumièrevisible. Par contre, le compteur Geigermesure des radiations invisibles,fortement chargées d'énergie et dange-reuses, que l'on appelle "ionisantes"en raison de leurs caractéristiques. Enfont partie les rayons alpha, bêta etgamma, ainsi que les rayons X, prochesparents des précédents. Nos lecteursvoudront bien se reporter à l'article"Rayonnements ionisants", publié dansnotre numéro 21; ils y trouveront deplus amples détails sur le sujet.La pénétration de ces radiations dans lamatière s'accompagne d'u ne cession deleur énergie aux atomes constitutifs.Le cas échéant, un électron périphériqued'un atome est arraché et l'atomelu i-même se transforme en ion dont lacharge est positive. De ce fait, et spécia-lement lorsqu'il s'agit de la matièrevivante, l'ion est extrêmement réactifet provoque des réactions ch im iquesrapides et anormales. Quant à l'électronarraché, il s'incorpore à un autre atomequi devient donc un ion négatif. Ceteffet ionisant caractéristique nécessiteque l'on ait recours à une méthode demesure différente de celle appliquéedans le photomètre.Le mérite de la découverte du procédéde mesure du rayonnement ionisantrevient aux physiciens allemandsH. Geiger et IN. Müller, qui inventèrentle tube compteur portant désormaisleurs noms. La figure 1 en montre leschéma de principe. Un fil métalliquede faible section est isolé dans uncylindre de métal empli d'un gaz. Unetension, dont la valeur est tout justesuffisante pour que l'on soit à la limitede l'amorçage d'une décharge par jaillis-sement d'une étincelle (ionisation). estappliquée entre le cylindre et le fil.A supposer qu'à un moment ou à unautre, circulent dans le tube des par-ticules chargées électriquement (des

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électrons ou des ions, par exemple). legaz interne sera ionisé et deviendraconducteur. Il se produira une déchargetraduite par la déviation de l'aiguilled'u n ampèremètre connecté dans lecircuit (voir le schéma de principe).Le mil ieu gazeux interne est géné-ralement constitué d'u n mélange de gazrares associé à une substance désionisante(le plu s souvent de l'alcool éthyl ique).C'est ainsi que l'on réalise "l'étouf-fement" automatique du processus dedécharge après que l'ionisation ait eu1 ieu. La chute de tension aux bornes dela résistance de travail suffit au parachè-vement de la décharge. Tout processusde décharge est l'indice du passage dansle tube compteur d'une particule oud'u ne rad iation fortement énergétique,et il provoque une impulsion de courantau travers de l'ampèremètre, ou encoreune pointe de tension aux bornes d'unerésistance branchée à la place de l'ampè-remètre. La mesure de l'intensité d'unrayonnement se caractérise par le nombrede particules, et donc d'impulsions,par unité de temps, celle-ci pouvant êtrela seconde ou la minute. Comme l'ondésire une indication quantitative, ilest nécessaire de retenir une unitéde comptage traduisant le tauxd'impulsions.

Revenons encore en quelques mots àl'étude du tube compteur. L'électrodepositive constituée par le fil métalliqueest l'anode; la cathode est formée parle cylindre de métal enrobant l'anode.Certains tubes compteurs comportenten outre une ampou le de verre qu ientoure la cathode. Le tube compteurdont le cylindre métallique est complè-tement fermé est dit à armatu re; celu iqui est muni d'une ouverture découpéedans la paroi du cylindre et ferméed'une feuille de mica, est dit à fenêtre.Les particules rayonnées sont plus oumoins freinées par l'enveloppe métal-lique, en fonction de la nature et del'épaisseur de la paroi. Les tubes àarmature ayant une bonne sensibilitéont une paroi très mince et il est doncnécessaire de les manipuler avec pré-caution. Ouant aux tubes à fenêtre,la feu ille de mica autorise une péné-tration à peine ralentie des particuleset leur sensibilité est, par conséquent,très élevée. La pellicule de mica estévidemment très mince, ce qui imposeque l'on évite tout contact susceptiblede l'endommager.Les tubes à armature conviennent àla détection des rayons gamma etbêta, les tubes à fenêtre permettentla mesure des radiations gamma, bêtaet alpha.La figure 2 présente le schéma synop-tique d'un compteur Geiger-Müller etcomporte deux parties essentielles;d'une part un générateur haute tensiondélivrant une tension stabilisée de 400à 800 V selon le type de tube et, d'autrepart, un circuit de mesure permettantla manifestation acoustique et optiquedu taux d'impulsions (intensité durayonnement) _

1a

+Radiation

80035 1.

Figure 1a. Schéma de principe d'un compteurGeiger-Müller. Il se compose d'un cylindremétallique (cathode) rempli d'unmélange de gaz rares (halogènes, princi-palement) dans lequel se trouve isolé un filde métal (anode) de faible section. La tensioncontinue appliquée est suffisamment élevéepour que l'on soit tout juste à la limite d'unedécharge par étincelle. Mais, dès qu'uneparticule chargée électriquement et trèsénergétique, ou qu'une radiation à hauteénergie (photon) pénètre dans l'enceinte dutube, se produit un phénomène d'ionisationet le flux de courant rèsultant provoque ladéviation de l'aiguille de l'ampèremètre.Comme le tube met fin automatiquement audéroulement du phénomène (étouffement),chaque processus d'ionisation peut êtreenregistré séparément. Le nombre d'impul-sions par unité de temps donne la mesure del'intensité de t'irradiation.

1bR

80035 1b

Figure 1b. Schéma de principe du tubecompteur.

Réalisation du circuit

La figure 3 présente le schéma détailléoù l'on distingue la section haute tension,à la partie supérieure, le tube et le circuitde signalisation acoustique (sectionamplificatrice) en-dessous et à gauche,tandis que le circu it d'indication optiquecomportant l'ampèremètre se trouve àla partie inférieure droite.Commençons par exam iner la productio nde la haute tension. Au point A, situéà l'entrée du circuit régulateur, estdisponible la haute tension délivrée àla sortie du multiplicateur (point A

2a

2c

JlIL[/ x

compteur

o D rtDaDimpuls/min

80035 2c

Figure 2. Schéma synoptique du compteurGeiger d'Elektor se composant pourl'essentiel d'un générateur haute tension,d'un tube compteur avec ses résistancesd'anode et de cathode, d'un amplificateurd'impulsions et d'un compteur d'impulsionsanalogique (intégrateur avec ampèremètre,figure 1b). A la sortie de l'étage amplificateur,est raccordé un haut-parleur permettant unesignalisation acoustique. Il est égalementpossible de connecter, en remplacement ou encomplément du compteur d'impulsionsanalogique, un compteur numérique(figure 2c).

à la droite de la figure). Associé à Plet R 1, un ensemble de six résistancesde 10M (R2a ... R2f) montées en série,forme un diviseur de tension connectéà la base du transistor Tl. Le réglagedu diviseur, et, par conséquent, de lahaute tension, s'effectue à l'aide de Plentre 300 et 1000 V environ. La régu-lation de la haute tension est réaliséecomme suit:Tant que sa valeur est inférieure à lavaleur nominale fixée à l'aide de Pl,Tl est à l'état bloqué, la tension debase (qui est celle obtenue par abais-sement de la haute tension au travers

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du diviseur de tension) est inférieureà 0,7 V, et la tension appliquée aucollecteur de Tl est donc positive("1" logique) de sorte que l'oscillateur,organisé autour du trigger de SchmittNl entre en oscillation. L'oscillateurattaque le transformateur, par l'inter-médiaire de l'étage tampon N2 et del'étage driver regroupant T2 et T3_En raison de la basse fréquence d'oscil-lation, il est possible d'util iser u n transfobasse tension normal. A l'extrémité del'enroulement secondaire du transfor-mateur (enroulement à 220 V) la tensiondisponible est d'environ 250 V et elleest portée jusqu'à 1 kV par un circuitmultiplicateur de tension (D4 à Dllet C4 à C'l l ). Lorsque l'oscillateur estmis en service, la tension à la sortiede ce circuit s'élève jusqu'à ce quesoit atteinte la valeur retenue pour lahaute tension, La tension de base deTl est alors de 0,7 V et le transistorpasse à l'état saturé, tandis que latension de collecteur devient nulle("0" logique); l'oscillateur cesse defonctionner et interdit ainsi que lahaute tension continue de croître.Dès que la valeur de celle-ci tombeen-dessous du seu il fixé initialement,par suite de la décharge des conden-sateurs du circuit multiplicateur, l'oscil-lateur est remis en fonction parle retour de Tl à l'état bloqué etles condensateurs du montage encascade sont rechargés par une séried'impulsions. Le condensateur Clélimine le risque d'entrée en oscillationde Tl. La diode Dl, insérée dans laconnexion de masse du trigger deSchmitt (74LS13), fait passer celui-cide l'état bas à l'état haut (0,7 V) etgarantit que, en toutes circonstances,l'oscillateur Nl puisse être isolé de Tl.Associée à la résistance série R4, ladiode Zener D2 stabilise à 5,6 V latension d'alimentation du circuit intégréet du circuit de signalisation optique,par l'intermédiaire de l'émetteur-suiveurT8. Quant à la haute tension, sa valeurest maintenue à un niveau constantà 2<'10 près grâce à l'action régulatricede Tl, ce qui est plus que suffisant pourl'application considérée.C'est par l'intermédiaire de R19 que lahaute tension est appl iquée au tubecompteur. Dès que pénètre une particuleionisante, le tube est porté momen-tanément à l'état conducteur; auxbornes de la résistance R8 apparaîtune impulsion de tension positive quiattaque les transistors T4 et T5 via lecircu it d ifférentiateur C12/R 1O. CeDari ington provoque l'ém ission par lehaut-parleur d'un crépitement parfai-tement audible. Le circuit de signali-sation optique peut être connecté aucollecteur du transistor T5.Le transistor T6, faisant partie ducircuit de signalisation optique, sertd'étage driver de mise en forme del'impulsion. La résistance de collecteurest un diviseur de tension; en son pointmilieu, D, on dispose d'impulsionscompatibles TTL destinées à la

commande d'un compteur de fréquencenumérique. Le courant continu circulant,par l'intermédiaire de R15, au traversde D 13 ramène la tension aux bornesde la diode au niveau constant de 0,7Vqui maintient le point de fonction-nement du transistor T7 à l'écartdu coude de la caractéristique (tensionde polarisation de base). Le condensateurC13 intègre les impulsions provenant ducollecteur de T6. La diode D12 éliminele risque qu'une décharge se produisepar l'intermédiaire de R13 et R14,afin que la constante de temps soitdéterminée uniquement par le conden-sateur et P2. Ce potentiomètre autoriseune adaptation à la sensibilité du galva-nomètre. Le convertisseur d'impédance

coût. Le prix minimum d'un tubesimple, tel que le ZP 1310 (modèle àarmature permettant la détection desradiations gamma et bêta forte) sesitue à un peu plus de 100 FF. Untube à fenêtre pour la mesure desradiations alpha et bêta faible, ainsi quedes rayons gamma (le ZP 1430, parexemple), coûte environ 450 FF. Letype ZP 1400 représente une solutionde compromis assez intéressante. Ilcoûte moins de 200 FF; c'est un typeà fenêtre convenant à la détection desrayonnements bêta et gamma, et sasensibil ité est nettement meilleure quecelle du ZP 1310. Il est nécessaire debien considérer que la protection contreles radiations demande surtout la

(r

Photo 2. Différents tubes pour compteur Geiger-Müller. De la gauche vers la droite: Tube àarmature 18503 (ZP 12001, même modèle mais équipé d'une fenêtre 18504 (ZP 14001, puisdeux autres types à fenêtre ayant une sensibilité élevée.

formé par le transistor T7 réduit à unevaleur minimum la charge appliquée àl'ensemble C13/P2. Il est suivi par unautre circu it de filtrage comprenantR16/C14 et R17, puis, par l'ampère-mètre. Puisque l'alimentation de latotalité du circuit de mesure eststabilisée, l'indication fournie par l'ins-trument reste indépendante de la tensionaux bornes des piles. Elle est propor-tionnelle à la fréquence des impulsionset, par conséquent, à l'intensité de laradiation; P2 permet de l'ajuster.Compte tenu de la régulation de lahaute tension, l'intensité absorbée par latotalité du circuit reste limitée à la mAenviron. Pour une utilisation relati-vement peu fréquente, une pile de 9 Vassurera une durée de service d'unedizaine d'heures. Si la fréquenced'ernplo i est assez élevée, il est préférablede prévoir une alimentation par deuxpiles plates de 4,5 V ou par desaccumulateurs au Cd-Ni.

Choix du tube compteurLe choix du tube compteur varie enfonction du domaine d'application et du

détection des rayons gamma par un tubeapproprié. La mesure du rayonnementalpha dans un but de recherches, d'ensei-gnement ou de démonstration inciteraà s'orienter plutôt vers u n tube compteurde particules alpha tel que le ZP 1430.Un manuel édité par RTC fournitd'amples précisions techniques sur touteune gamme de tubes compteurs.Nous publions dans le tableau 1 unextrait des principales caractéristiquesdes trois types auxquels nous avons faitréférence dans les lignes qui précèdent.Voici, en outre, quelques brèves défi-nitions:

Tension de service Usc'est la valeur de la haute tensiond'utilisation du tube.

Plateau

c'est la gamme des hautes tensions pourlaquelle le nombre des impulsionsreste très largement indépendant de lavaleur précise de la tension d'alimen-tation.

compteur Geiger-Müller elektor avril 1980 - 4-53

(pas de points de soudure trop massifs},ainsi qu'à leur nettoyage, surtout dansle secteur de la série de diodes (D4 àDll) et de condensateurs (C4 à Cll)afin d'éviter les amorçages et les lignesde fuite. Il va de soi qu'il ne faut utiliserque des composants de qualité irrépro-chable pour assurer un fonctionnementparfait du circuit (à la limite,ce pourraitêtre u ne question de vie ou de mort) _Enfait, les seuls problèmes pourraientêtre ceux posés par l'approvisionnementen composants. C15 (lp/l000 V) n'estcertes pas un composant d'usage courant.Il existe u ne solution simple: ce conden-sateur n'est pas forcément indispensableau fonctionnement du circu it, car larésistance R18 offre à elle seule unecapacité en parallèle suffisante. Il estdonc possible d'éliminer C15, à moinsde se servir du montage en série de deuxcondensateurs de 2,2 p/500 V.L'indispensable transformateur secteurest un problème mineur. On trouveassez facilement chez les revendeursspécialisés des transformateurs minia-tures scellés pour montage sur circuitsimprimés, dont les dimensions sont

3

*R19

* voir texte

Figure 3. Schéma général du compteur Geiger; pour plus de clarté, le circuit a été partagé en trois sections:la génératrice haute tension se composant de l'oscillateur TTL (lC 74.LS131, de l'étage de puissance comportant le BC 141-16, du trans-formateur secteur 9 V (élévateur 1 : 251, du circuit redresseur réalisant la multiplication de la tension secondaire délivrée par le transfor-mateur, et du circuit régulateur de la haute tension par l'intermédiaire de T1.le tube compteur avec l'étage amplificateur d'impulsions et le haut-parleur.le circuit analogique compteur d'impulsions avec l'ampèremètre. Au point de connexion D, il est possible de raccorder un compteur digitaldisposant d'une entrée compatible TTL.

Effet nul

c'est le comptage indésirable, comme,par exemple, celui du rayonnementcosmique, ou encore, celui des radiationsémises par le matériau constitutif dutube compteur.

Temps mort

c'est la durée de l'intervalle permettantau tube de se "souffler" automati-quement entre deux ionisations. Pendantcette période, il ne fournit aucuneindication sur l'intensité du rayonnementcontinuant à l'influencer.

Valeurs limites

ce sont les valeurs de la tension deservice US, de la résistance de chargeRC et de la température ambiante TAdesquelles on ne doit s'écarter, soit parexcès, soit par défaut, sous aucunprétexte.

Caractéristique

indique le rapport entre le tauxd'impulsions (au courant d'anode) et

l'importance de la dose (expriméeen rôntqen R).La figure 4b présente la caractéristiquedu ZP 1310, qui est le compteur àarmatu re le meilleu r marché et qu i nedétecte que les rad iations gamma etbêta forte. La figure 4a montre lacaractéristique du compteur à fenêtreZP 1400, dont la sensibil ité est plusélevée (rayons bêta et gamma).La différence de sensibilité est trèsnette. Pour une dose équivalente de1 mR Irnillirôntqen}, le tube à fenêtreémet environ 20 impulsions par seconde,tand is que le modèle à armature n'endélivre que 2, alors qu'il se trouve à la1 im ite inférieure de sa gamme de mesure.

Réalisation de la platineLa réalisation du circuit illustré enfigure 5 ne pose pas de problèmemajeur. Mais, en raison même de lahaute tension utilisée pour l'alimen-tation du tube, il sera nécessaire deveiller avec un soin tout particulierà la bonne exécution des soudures

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10 J 10-2 10-' 10 (R/hl 102

Figure 4. Relation entre la fréquence (imp/s) et la dose (R/h) pour deux tubes compteurs, Elleest illustrée par les courbes caractéristiques des diagrammes relatifs aux modèles ZP 1400(figure 4a) et ZP 1310 (figure 4b). Le type à fenêtre ZP 1400 a une sensibilité 10 fois supérieureà celle du type miniature à armature ZP 1310 (source: Valvo Handbuch "Ziihlrohre" 1977).

approximativement de 33 x 27 x 27 mm;la figure 5 illustre la disposition dubrochage prévue sur la platine. Si laconfiguration du modèle utilisé estdifférente, il est également possible deraccorder le transformateur avec du filde câblage bien isolé (haute tensioncôté 220 V!). "n'est pas permisd'utiliser un transfo de puissancesupérieure à celle indiquée! En casde difficulté d'approvisionnement, lecircuit intégré 74LS13 peut être

remplacé par un type TTL standard7413; il faut noter que la consommationtotale du circu it est alors doublée,passant de 10 à 20 mA environ.Le tube compteur, la résistance d'anodeR 19 et le condensateur C15, s'il estprésent, ne sont pas montés sur laplatine. R 19 et le condensateur C15connecté en parallèle seront raccordésdirectement à l'anode du tube afin demaintenir à un niveau- aussi bas quepossible la capacité de la connexion

3

,11

Photo 3. Tube compteur à armature(miniature) 18509 (ZP 1310) comparative-ment à la hauteur d'une allumette.

reliant la résistance d'anode à l'anodeelle-même. Le raccordement à la fichede l'anode se fait au moyen d'un ressortà coupelle (raccord à fiche) muni àson extrémité inférieure d'un oeilletà souder, qui se trouve inclus dansl'emballage de livraison du tube. L'enfi-chage du raccord à ressort sur la fichede l'anode se fait après la soudure dela résistance d'anode à l'œillet duraccord. La fiche anodique du tubecompteur ne peut être ni chauffée, nisoumise à des contraintes mécaniques!

Mise en service et réglageOn s'abstiendra de connecter le tubeavant la première mise sous tension.Le potentiomètre ajustable Pl estréglé à sa valeur de résistance maxi-male (valeur minimale de la hautetension, le curseur étant orienté versRl). Après la mise sous tension, ils'écoule quelques secondes avant que lasérie de condensateurs ne soit chargée;ensuite, l'oscillateur ne sera 'rnls enservice que pour une série de brèvesimpulsions afin de recharger le circuit.Cette opération se fait en contrôlantla consommation. Pendant la phase demise en serv ice, elle s'é lève à 120 mAenviron, puis redescend ensuiteen-dessous de 10 mA.Puis, on connecte un contrôleuruniversel (cal ibre de mesure 1kV)pour le réglage de la haute tensionà la sortie du multiplicateur; on l'ajusteà la valeur de la tension de service Uspréconisée pour le tube. " y a lieu

compteur Geiger-Müller elektor avril 1980 - 4-55

Liste des composants 5

Résistances:Rl = 47 kR2a ... R2f = 10MR3,R4 = 4k7R5 = 390 nR6,R13 = 150 nR7,R12 = 3k3R8 = 330 kR9= lOOkRl0=470kR11,R18 = 100 nR14 = 330nR15=33kR16,R17=6k8R19 = RA (typ.), voir tableau l,

pour ZP 1400: R19 = 10M

Condensateurs:Cl = 100nC2 = 101L/10 VC3,C13 = 1001L/1OVC4 ... Cll = 21L2/350VCl 2 = 15 nI 100 VC14 = 220 ILl 10 VC15 = 1 pl 1000 V

(peut être éliminé)

Potentiomètres ajustables:Pl = 250 kP2 = 47 k (50 k)

Semiconducteu rs:Tl,T2,T4,

T7,T8 = BC 547B, BC 107BT3 = BC 141-16T5= BC 140-16,BC 141-16T6 = BC 557B, BC 177B01,012,012,014 = DUS (lN4148, lN914)

02 = Diode Zener 5V6/0,4 W03 ... 011 = lN4007ICl = 74LS13

Divers:Transformateur secteurprimaire 220 V, secondaire 9 VI180 mA (1,6 VA), normeVDE 0551, scellé, pour montagesur circuit imprimé, tensiond'essai 6 kVAmpèremètre à cadremobile 50 ILAHaut-parleur 8 n/O,2 WTube compteur ZP 1400(18504) RTC

d'observer les prescriptions suivantes:Prudence, c'est de la haute tensionlLors de la mesure, n'utiliser que despointes de touche ou des pinces parfai-tement isolées. Eviter absolument toutcontact physique avec tout point ducircuit où circule la haute tension.Celle-ci est encore présente pendantquelques instants après ouverture ducircuit. Ne pas court-circuiter le multi-plicateur pour accélérer la déchargedes condensateurs, mais procéder à

Figure 5. Circuit imprimé du compteur Geiger-Müller·et implantation des composants.R19 et C15 ne sont pasmontés sur la platine, mais connectés directement à la fiche anodiquedu tube!

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4

Photo 4_ Prototype de la platine êquipêe,

cette opération en se servant d'unerésistance de quelques k.Venons-en maintenant au réglage dudomaine de détection; il sera nécessairede disposer d'un générateur (un géné-rateur de fonctions) délivrant desimpulsions rectangulaires d'une ampli-tude minimale de 5 V dans une gammede fréquences allant de 5 à 20 Hz. Lechoix du calibre de mesure pourl'obtention de la déviation maximaleest laissé au réalisateur. Le circuit designalisation est calculé de telle façonque l'on obtienne la déviation pleine,à sensibilité maximale (curseur de P2orienté vers le pôle positif de C13),avec un instrument calibré à 50pAet pour un taux de 7 impulsions parseconde. Avec un instrument cal ibréà 100pA, la déviation maximale estobtenue pout 15 impulsions/seconde.Lorsqu'on se sert d'un tube du typeZP 1310, et avec un calibre de 50pA,la sensibilité maximale est d'environ4 mR/h; avec le modèle ZP 1400, lasensibilité maximale setrouve multipliéepar 10 (0,4 mR/h). Le réglage s'effectuede la manière suivante:1. De la feuille de caractéristiques du

tube, on extrait la fréquenced'impulsions correspondant à la dosed'irradiation (par exemple, 20 imp./spour une dose de 1 mR/h, en ce quiconcerne le tu be ZP 1400).

2. Le générateur d'impulsions est réglésur cette fréquence (20 Hz, dan-snotre exemple) et il est connectéen parallèle avec R8, à l'entrée ducircuit de comptage.

3. Le potentiomètre ajustable P2 estréglé pour l'obtention de la déviationmaximale de l'ampèremètre.

Le raccordement d'un compteur defréquence au point D permet deréaliser un contrôle de la fréquenced' irnpu Isions.Ces préparatifs term inés, le compteurGeiger se trouve ajusté et prêt à l'emploi,dès que le tube compteur sera connecté.

Mais, se pose maintenant la question desavoir comment vérifier qu'il fonctionneeffectivement bien?Pour commencer, l'effet nul donneraau moins quelques informations sur lesréactions du compteur. On entendrades crépitements sporadiques émis par lehaut-parleur. Un taux d'impulsions plusélevé pourra être obtenu grâce àl'utilisation d'une préparation radio-active que tout un chacun peut seprocurer dans n'importe quel magasinvendant des accessoires de camping,et ce, pour un prix très raisonnable.Il ne s'agit de rien d'autre qu'unmanchon à gaz, qu i, en vertu du procédé

inventé par le célèbre chimiste autrichien,le baron Auer von Welsbach, est imprég-né de sels métalliques parmi lesquelso~ compte le thorium, faiblementradioactif. Mais ce faible taux de radio-activité est clairement détecté par lecompteur Geiger et il se manifeste, selonle type de tube par un taux d'impulsionsallant jusqu'à 50 impulsions/seconde.Une autre possibilité de contrôle estofferte par la potasse, ou hydroxydede potassium, que l'on trouve chez lesdroguistes et les pharmaciens.

Recommandations pratiquesAinsi qu'on l'a déjà indiqué, l'alimen-tation est fournie par des piles ou desaccus au cadmium-nickel (par exemple,6 accus de 450 mAh). Dans ce derniercas, il faut insérer dans la ligne positiveun fusible à fusion rapide de lA, afind'éviter des dégâts importants s'il seproduit un court-circuit.Si l'on utilise un coffret de matièreplastique pour y loger le circu it. il serapossible d'y incorporer le tube. Lestubes capteurs de rayons alpha etbêta seront disposés de telle manièreque la feuille de mica apparaisse àl'extérieur du coffret, ou ils serontinstallés dans un boîtier protecteurséparé, leur raccordement au circu its'effectuant par l'intermédiaire d'uncâble coaxial (voir photo du prototype).En cas de non-utilisation, la fenêtre estobturée à l'aide d'un capot assurant laprotection de la feuille de mica. En cequi concerne lestubes à armature mince,il est recommandé de les placer dans uncoffret matelassé de matière spongieuse

Photo 5. Vue du prototype. Le tube est séparé du circuit électronique et se trouve logé dansune enveloppe protectrice (compteur sonde). Il est relié au boîtier du circuit pas un cable et unefiche coaxiale. Les trois inverseurs de la face avant permettent les communications suivantes:Marche/Arrêt, Pile/Réseau. Choix de la gamme de mesures.

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Tableau 1

Type ZP1310 ZP1400 ZP 1430(18509) (18504) (18526)

Sensibilité 0: non non ouiSensibilité !3 >0,5 MeV oui ouiSensibilité -y 10-3 ... 3.102 R/h 10-4 •.. 1 R/h 10-S ... lR/hUs (typ.) 580 V 500 V 575 VPlateau 500 ... 650 V 400 ... 600 V 450 ... 700 VRe (typ.) 2M2 10M 10MEffet nul ~2Imp/min ~10 Imp/min = 25 Imp/minTemps mort ~15/.ts ~90/.ts = 190/.tsUs max. *) 650 V 600V 700VRe min. *) 2M~ 4M7 2M2TA min. *) - 40 e - 500e _ 500eTA max. *) + 750e + 750e + 750eTA max. pour

+ 500e + 500e + 500eservice continu*)

*) valeurs limites à respecter absolument

ou de ouate, et d'éviter de leur imposerdes contraintes mécaniques ou deschocs. C'est en raison de l'effet d'écranque les tubes ne peuvent être installésdans des coffrets métall iques.Voici encore quelques conseils pourl'utilisation pratique du compteurGeiger. Si l'intensité du signal acoustiqueest insuffisante (en raison de la faiblessedes impulsions de comptage). il estpossible d'abaisser la valeur de larésistance R 11 à 10n sans que celaprésente de danger pour le transistorT5, mais il est alors nécessaire deramener la valeur de R7 à 560n. Onpeut également raccorder un écouteurde 8n, par l'intermédiaire d'un jack de3,5 mm. Si l'on fait abstraction d'uneutilisation aux. fins de recherche, d'ensei-gnement ou de démonstration, on pourraadopter un domaine de détectiondonnant une déviation pleine de l'aiguillede l'instrument pour une dose allantde 1 à 5 mR/h_ L'emploi de plusieurspotentiomètres ajustables, P2, régléschacun de manière appropriée, permetd'obtenir différentes gammes de mesurepar simple permutation.Lors de la prise de mesures dans le cadred'une habitation, ou en pleine nature,on ne détectera pas de radioactivitésensiblement supérieure à l'effet nul.Dans les laboratoires d'Elektor, lestéléviseurs couleurs, très souventsoupçonnés d'émettre des rayons Xindésirables, se sont révélés des sourcesd' irrad iation peu détectables.Nous avons gardé pour la fin la questiondécisive de savoir que faire si l'on vientà détecter effectivement un rayon-nement gamma puissant (positionde l'aiguille indiquant 1 mR/h oudavantage) ?Il y a lieu tout d'abord de s'écarteraussi vite que possible du secteur decontamination présumée, et, si lessoupçons relatifs à une irradiationréelle apparaissent fondés, il faut eninformer immédiatement les services

Photo 6_Préparation radioactive destinée aucontrôle du compteur Geiger; c'est toutsimplement un manchon à gaz vendu dansn'importe quel magasin d'accessoiresdecamping.

de police ou de gendarmerie qui semettront en rapport avec les autoritéscompétentes. Naturellement, on ne peutabsolument exclure la possibil itéd'u ne indication erronée de la partdu compteur. On sait très bien que l'onpeut faire écran à la radioactivité àl'aide d'une feuille de plomb. Lesradiations alpha et bêta seront stoppéescomplétement. Quant aux rayons X etgamma, ils seront interceptés en fonctionde l'épaisseur de la paroi. A titre decontre-épreuve, il est donc possiblede faire écran au tube compteur en seservant d'un tuyau de plomb (fermé àune extrémité). Si l'aiguille de l'ampère-mètre retombe alors nettement vers

le point nul, il s'avère que l'on a belet bien détecté un rayonnement que letuyau de plomb a intercepté. Plus dedoute, il s'agit bien de radioactivité!Souhaitons-nous réciproquement que,jamais, nous n'ayons à en faire l'expé-rience!

L'ionisation de l'air ambiantDepuis la publication dans ElektornO 12 de ju in 1979 d'un générateurd'ions négatifs, de nombreux lecteursnous ont demandé comment mesurerl'efficacité de cet appareil, et la répar-tition des ions dans le local où onl'utilise. Une modification très simpledu compteur Geiger que nous venons dedécrire va leur en donner la possibil ité.En effet, si on réalise un tube du mêmemodèle que ceux décrits ici, maisouvert aux deux extrémités, on détec-tera non pas les ions produits dansle gaz par un rayonnement nucléaire,mais ceux que l'on trouve à l'état 1 ibredans l'air. Leur nombre est importantet leur détection sera très facile. Le"tube" peut être réalisé très simplement,et on peut imaginer un petit ventilateurpour aspirer l'air à l'intérieur. De lamême façon, la tension est ajustée àla limite de l'amorçage de l'étincelle. "

Origine des clichésFigures 4a, 4b: Va/vo Handbuch,Zéhlrohre 1977

Photo 1,2 et 3: VAL VOUnternehmensbereich Baue/emente derPhilips GmbH, Hamburg.

BibliographieValvo: "Zéhlrohre 1977",Valvo Handbuch, Februar 1977_