Appareillage fixe de détection de rayonnements ss et y
L'invention a pour objet un appareillage fixe de détection de rayonnements p et"/et destiné à donner l'alarme si une personne passant sous un portique porte une source de rayonnement p et-/, en raison d'une forte contamination de cette personne, ou du fait qu'elle transporte des corps radio-actifs.
De tels appareillages connus présentent l'inconvé- nient d'émettre, au voisinage d'une pile nucléaire, un bruit de fond rendant leur emploi peu commode.
L'invention vase a realiser um tel appareillage qui qui puisse être utilisé à la sortie des locaux abritant des piles ou à la sortie de laboratoires où règne un fort bruit de fond ss et y, dont le fonctionnement ne nécessite aucune intervention des personnes contr6lées, si ce n'est éventuellement l'arrêt de l'alarme au u moyen d'un simple bouton-poussoir.
L'appareillage détecteur de rayonnements p et y est remarquable en ce qu'il comporte deux circuits pilotés par des organes détecteurs sensibles aux rayon nements à déceler, montes en opposition et réunis à un appareil indicateur de telle sorte que son indication soit nulle en présence d'un fort bruit de fond de niveau sensiblement constant les deux circuits ayant des constantes de temps différentes et une tension de déséquilibre étant par conséquent décelée par l'appareil indicateur lorsque les niveaux de sortie de ces deux circuits varient d'une manière suffisamment rapide.
Suivant une forme d'exécution préférée, l'appa- reillage est monté sur un portique, et permet de jauger la radio-activité des personnes ou des objets passant sous le portique ainsi que de déclencher des moyens d'alarme si la radio-activité détectée dépasse une valeur prédéterminée, les circuits à constantes de temps différentes de l'ordre de la seconde sont des intégrateurs et les organes détecteurs sensibles au rayonnement à déceler sont dos tubes de Geiger
Muter montés à l'intérieur des montants du portique.
Il est avantageux que la différence entre les constantes de temps des circuits intégrateurs soit supérieure à 5 secondes.
Cet appareillage est en fait, pratiquement insensible au niveau ambiant, l'alarme peut être réglée par exemple, pour se déclencher lorsque passent sous le portique des activités d'environ 30 1lc en rayonne- ment y de 1 Mev et 20 [tc en rayonnement p de 1 Mev le passage devant'les détecteurs s'effectuant à la vitesse normale de la marche d'un individu.
Cet appareillage peut assurer la surveillance, par r exemple, du personnel d'une installation et déclencher l'alarme si une source transportée dépasse la-limite ci-dessus définie.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue en perspective de l'ensemble de l'appareillage détecteur.
La fig. 2 est un schéma électrique synoptique de cet appareil.
Les fig. 3, 4 et 5 sont des schémas électriques détaillés de diverses parties électroniques de l'appareillage.
Les fig. 6A à 6D sont des vues des panneaux avant, arrière et latéraux du coffret contenant la par- tie électronique de l'appareillage.
Aux fig. 2 à 5, les références a à h désignent des points de repères permettant de raccorder ces sché- mas entre eux.
L'appareillage détecteur décrit comprend un portique 1 en profilés en U soudés, comportant deux montants la et 1 et une traverse supérieure 2. Sur la face intérieure de chacun des montants est fixée rampe de tubes détecteurs de Geiger-Muller 3a 3b montés en parallèle et protégés des chocs par une gaine 4a, 4b, en matière plastique, par exemple en chlorure de polyvinyle. Ces deux rampes sont reliées par des cables coaxiaux 5a, 5b munis de fiches 6a, 6b à un n appareil électronique 7 enfermé dans un coffret 8 et fixé sur la traverse 2. Ce coffret contient comme indiqué plus loin, au moins la partie électronique de l'ensemble dont le schéma électrique synoptique est représenté à la fig. 2.
L'ensemble représenté à la fig. 2 comprend, outre les détecteurs 3a, 3b un dispositif 9 alimentant un dispositif électronique 10 qui actionne un organe d'alarme visuel ou sonore 11.
Le dispositif 9 est alimenté par le secteur S, à une tension alternative de 115 ou 220 V et porte : -la borne A à un faible potentiel continu d'environ
27 V, qui peut pratiquement en cours du fonc
tionnement, varier entre 26 et 30 V ; -la borne B à un potentiel continu réglé de-24 V ; -la borne C à un fort potentiel HT continu de
+ 400 V.
Cette alimentation peut être incorporée à l'appa- reil 7 (fig. 2) mais il peut également constituer un coffret indépendant de 8 qui peut même être séparé du portique.
Ce dispositif d'alimentation comprend un chargeur 12, muni de fiches permettant de le brancher sur le secteur S, est connecté à une batterie d'accumu- lateurs 13, reliée eUe-même d'une part, directement au point A, ainsi que d'autre part, à un régulateur de tension 14 portant sa borne de sortie à-24 V par rapport à la masse ; cette borne est réunie, d'une part au point B, d'autre part à un convertisseur 15 de tension-24 V/400 V qui porte le point C à un potentiel élevé de 400 V.
La batterie 13 a une capacité telle qu'en cas de coupure du secteur elle permette d'assurer l'alimentation de l'appareillage pendant plusieurs heures. La tension de cette batterie varie, au cours de la dé- charge, entre 30 et 26 V. Le faible potentiel applique en A peut donc varier entre ces limites.
Le chargeur est approprié à la tension et au dé- bit moyen de la batterie. Il est de préférence réalisé uniquement au moyen d'éléments statiques et de semiconducteurs et peut comprendre par exemple un transformateur abaisseur de tension, une cellule redresseuse en pont, une cellule de filtrage et deux transistors montés avec charge d'émetteur (montage dit à collecteur commun ), la tension de base du premier transistor étant réglable au moyen d'un potentiomètre, de manière à assurer la recharge de la batterie avec un débit moyen suffisant pour maintenir la batterie chargée. Ce chargeur porte un voyant lu- mineux 16.
Ce chargeur est relié à la batterie par l'intermé- diaire d'une diode 17 qui évite la décharge de cette batterie dans le chargeur, et celle-ci est reliée au ré gulateur 14 par un interrupteur marche-arrêt 18.
Le régulateur 14 peut être à transistors, comprenant notamment un stabilisateur de tension et assurant une tension de sortie continue stabilisée à une valeur ajustable au moyen d'un potentiomètre.
Le convertisseur 15, alimenté en tension continue réglée à-24 V fournit une tension de sortie HT de
+ 400V. Il peut notamment comprendre un oscillateur classique ayant un débit de 10 mA par exemple, et étant composé de deux transistors montés en push-pull, alimentés à la tension réglée de-24V, et débitant dans le primaire d'un transformateur élévateur de tension ayant un rapport de transformation égal à 20.
Ce transformateur débite dans un circuit redresseur et filtreur et est relié, par l'intermédiaire d'une résistance 19 : -d'une part aux détecteurs de Geiger-Miiller 3a-3b ; -d'autre part, par l'intermédiaire d'une capacité 20,
au bloc électronique proprement dit, 10.
La valeur de la HT continue fournie aux détec- teurs par le convertisseur est réglée par le potentiomètre du chargeur. Cette HT peut être contrôlée visuellement au moyen d'un voyant 21 alimenté par la charge d'une capacité à partir d'un pont résistif à forte valeur, de manière à réaliser un fonctionnement pulsé du voyant.
Le montage électronique proprement dit qui constitue la partie essentielle de l'invention comprend (fig. 2) : -un circuit adaptateur 22 recevant les impulsions
du détecteur 3a-3b à travers le condensateur 20,
et alimenté en basse tension en B ; -un circuit de mise en forme 23 recevant en E
les impulsions issues de l'adaptateur 22, et réuni
au point B ; -un groupe de deux intégrateurs 24a, 24b, montés
en opposition, alimentés en impulsions reçues au
point F relié à la sortie du circuit 23 ; -un galvanomètre 25, qui commande l'excitation
d'un relais sensible 26 commandant l'alimentation
de l'organe d'alarme 11 ; -un circuit de réaction 27 destiné à augmenter la
sensibilité de l'appareil.
Le circuit adaptateur 22, les circuits de mise en forme des impulsions et d'intégration, ainsi que le circuit de réaction sont représentés en détail aux fig.
3, 4 et 5 sur lesquelles les caractéristiques techniques ou désignations standards des divers composants sont indiquées. Sur ces fig. 3, 4, 5 les chiffres ou lettres cerclées sont des références fonctionnelles. A noter que certaines d'entre elles désignent dans plusieurs figures des dispositifs analogues.
L'adaptateur 22 (fig. 3) consiste en un montage préamplificateur recevant des détecteurs 3a-3b des impulsions négatives recueijjies aux bornes de la résistance 19, qui ont une durée voisine de 250 microsecondes et une amplitude de plusieurs volts. Les impulsions prélevées sur l'émetteur du transistor Vl sont transmises par un condensateur 28 à la base du trans istor V > . La charge 29 du collecteur Vg, qui est de 1 kQ est shuntée par une diode Zener 30 qui calibre à + 6 V toutes les impulsions qui sont envoyées, par l'intermédiaire du condensateur 31, vers le circuit de mise en forme 23. Le temps mort global est voisin de 300 micro-secondes.
Le circuit de mise en forme 23 (fig. 4) est constitué par une bascule de deux transistors V3 et V4 (SFT 228). Les impulsions positives calibrées à 6 V et de durée voisine de 40 micro-secondes reçues du préamplificateur sont appliquées sur la base de V, 3.
Les créneaux positifs recueillis sur le collecteur de V2 sont appliqués sur la base d'un transistor Vg (OC 141) qui permet l'attaque des circuits intégrateurs sous une faible impédance. L'amplitude des créneaux recueillis sur le collecteur de V, et transmis au point F est de 18 V, et leur durée est très voisine du temps mort (300 micro-secondes) des circuits détecteurs et préamplificateurs.
Les deux circuits intégrateurs 24a, 241, (fig. 4) constitués par des montages classiques à condensateurs et diodes, sont connectés en parallèle au point
F alimenté à partir de la résistance 32 montée dans le circuit coAlleoteur de V5. Les constantes de temps de ces deux circuits sont déterminées respectivement : -pour 24, par le produit de la valeur de la résis
tance 33 (120 kQ) et de la valeur de la capacité
de l'ensemble des deux condensateurs 34, 35
montés en série (12, 5SeF pour l'ensemble), soit
1, 5 seconde ;
-pour 24b par le produit tde la valeur de la résis
tance 36 (120 kQ) et de la valeur de la capacité
du condensateur 37 (64 t F), soi-t 7, 7 secondes.
Les deux intégrateurs sont connectés en opposition sur les bornes G, H du galvanomètre 25 du type Sensitact constituant un relais sensible dont le contact 25g (fig. 2) commande l'excitation du relais secondaire 26, dont le contact 26a applique la tension de-24 V au circuit d'alarme, c'est-à-dire, par exemple, à un voyant d'alarme 37 et à avertisseur sonore 38.
Le galvanomètre 25 à contact réglable constitue en outre un appareil indicateur ; sa déviation maximale correspond à un courant de 20 t A. Cet appareil est gradué de 0 à 100 et son contact peut se régler entre 0 et 100.
Un commutateur (non représenté) peut être prévu pour mettre hors service la sonnerie et allumer un témoin rouge sur le coffret.
Le circuit de réaction (fig. 5) est destiné à augmenter la sensibilité de déclenchement de l'alarme pour de faibles mesures. Il comprend deux transistors NPH, Va et ; lT du type OC 141 montés avec émetteur commun. L'étage V ; reçoit sur sa base les variations de tension de sortie de l'intégrateur 24Xz à faible constante de temps. V, est connecté à VT de telle manière que le signal positif recueilli sur le collecteur de VG, soit transmis à la base de VT et débloque ce transistor.
Les divers éléments de branchement, de mise en marche et d'arrêt, de signalisation peuvent être disposés sur les faces avant, arrière et latérale du boîtier de la manière représentée aux fig. 6A à 6D, sur lesquelles figurent : -deux voyants verts Secteur p, avant 41A et ar
rière 41Balimentésparla tension du secteur lors
que celui-ci est branché ; -deux voyants rouges Alarme , avant 37A et
arrière 37B, correspondant au voyant représenté
en 37 (fig. 2) ; -le témoin Charge batterie 16, monté dans le
chargeur ; -le témoin HT21, monté dans le convertisseur ;
-un témoin Arrêt sonnerie 42 et un interrup-
teur de sonnerie 43 ; -1'interrupteur général arrêt marche 18 ; -le cadran du galvanomètre 25 ; -un témoin Arrêt sonnerie 44 ; -les douilles 6a, 6b de fixation des fiches d'extré-
mité des câbles coaxiaux ; -une embase 45 de branchement du secteur ; -une embase 46 permettant de brancher une ligne
de sortie vers un bouton-poussoir Arrêt alarme >
monté dans le circuit d'alimentation du système
d'alimentation des intégrateurs.
Le fonctionnement de cet appareillage est le suivant :
En présence d'un bruit de fond ambiant permanent, les deux circuits d'intégrateur portent les bornes du galvanomètre à des potentiels égaux, et l'ai- guille de cet appareil indique donc zéro. Lors du passage, entre les deux rangées de tubes de Geiger-Mil- ler d'une source de radiation, les impulsions après amplification et mise en forme sont transmises simul- tanément aux deux circuits 24a 24b, mais la pente de la variation de la tension à la sortie du circuit 24a à faible constante 1 étant cinq fois supérieure à celle de la tension à la sortie du circuit 24b,
à plus grande constante X, la tension Vs aux bornes du galvanomètre est de la forme
EMI3.1
En d'autres termes, on peut dire que le circuit in tégrateu, r 24,, a le temps d'actionner le galvanomètre avant que le circuit 2417 n'ait eu le temps d'intervenir en sens inverse.
Le galvanomètre, soumis à une différence de potentiel, dévie et alimente le relais secondaire 26, qui actionne la sonnerie ainsi que les voyants Alarme 37.
La différence entre les constantes de temps permet donc d'avoir une sensibilité correcte en évitant les actions des fluctuations statistiques pouvant déclencher l'alarme intempestivement.
Après passage de la source mobile de rayonnement, le circuit 24 agit à son tour et la tension s'inverse aux bornes du galvanomètre, mais la diode 39 (fig. 4) montée aux bornes du galvanomètre, conduit, et l'aiguille du galvanomètre ne dévie donc pas audelà du zéro. Au cours du fonctionnement de l'appareil, le transistor V4 du circuit de réaction, déblo- que par le transistor V3, conduit et provoque la réduction de la tension de sortie de l'intégrateur 24b.
La tension aux bornes du galvanomètre augmente donc, de ce fait, d'une valeur supplémentaire qui s'ajoute à celle qui est provoquée par le circuit 24tu, ce qui rend plus sensible le déclenchement de l'alarme pour les faibles mesures.