Detecteur multipointes a focalisation cathodique

Nuclear Instruments and Methods 174 (1980) 77-92 © North-Holland Publishing Company

DETECTEUR MULTIPOINTES A FOCALISATION CATHODIQUE G. COMBY, Ph. MANGEOT, J. TICHIT, H. de LIGNIERES, J.F. CHALOT * et P. MONFRAY t D~partement de Physique des Particules Eldmentaires, CEN-Saclay, B.P.2, 91190 Gif-sur- Yvette, France Requ le 10 Septembre 1979 et en forme revis6e le 21 D6cembre 1979

A new type of multi-needle counter is proposed. The repartition of electric field lines imposed by the electrode geometry drifts electrons efficiently from the whole sensitive volume to the multiplicative zone. The high amplification factor facilitates signal acquisition without disturbing the independence of the ceils. This article describes a number of tests showing the ability of the multi-needle detector with cathodic focussing (MPFC) to solve imaging problems of simultaneous ionizing events. Several applications are described such as the detection of far ultra-violet light.

1. But de l'6tude

aiguilles puis avec des compteurs plus importants r6unissant un millier d'aiguilles.

De nombreuses applications n6cessitent la d6tection et la localisation sans ambiguit6 de ph6nom~nes ionisants nombreux et simultan6s. Le compteur multipointes constitue une solution. Dans un rapport pr6d6dent, nous avons constat6 que le comportement d'un compteur multipointes ne se ddduisait pas simplement du fontionnement d'un compteur monopointe rant du point de vue performances que technique de construction [1 ]. Notre effort darts cette nouvelle ~tude doit donc tendre h g6n6raliser ~i un grand hombre de pointes juxtapos6es les avantages relev~s dans le fonctionnement du compteur monopointe et, simultan6ment, diminuer l'incidence des imperfections de fabrication sur le comportement global du d6tecteur multipointes. Pour cela nous avons propos6 un nouveau type de compteur: le d6tecteur multipointes h focalisation cathodique. Loin de compliquer la fabrication, cette adjonction, comme nous le verrons, minimise les 6carts de fonctionnement de chaque cellule tout en les individualisant. Apr6s quelques r6sultats concernant le d6tecteur 616mentaire - compteur anneau - nous pr6senterons les r6sultats obtenus avec un groupement de 37

2. Description des montages exp6rimentaux 2.1. Les ddtecteurs

Nos essais ont port6 sur quatre types de compteurs chacun 6tant une extension du pr6c6dent. a) Le compteur anneau (C.A.) (fig. la) pr6cise la disposition et la nature des 61ectrodes ainsi que les dimensions et les paramOtres g6om6triques sur lesquels nous pouvions agir. b) Le compteur N37 (fig. lb) c'est la premiere extension de C.A. qui regroupe 37 aiguiUes distribu6es au sommet de triangles 6quilatdraux de 3 mm de c6t6. c) Le compteur PN9. Ici 724 aiguilles, dispos6es aux sommets de carr6s de 3 mm de c6td couvrent une surface de 85 X 85 mm 2. Cinquante aiguilles situ6es aux quatre coins de cette figure ont 6td supprim6es. La pr6cision d'usinage de ces prototypes, de fabrication tr6s artisanale, est de plusieurs 1/10 mm. d) Le compteur NIDA I 1: C'est une r6alisation beaucoup plus soign6e compos6e de 1024 aiguiUes r6guli6rement r6parties dans une couronne, fig. l c. Sept aiguilles dispos6es aux sommets et au centre d'un hexagone de 3 mm de c6t6, sont regroup6es par moulage [2] dans du nylon pour former un 616merit facile ~ manipuler. Toutes les aiguilles employ6es pour confectionner

* Ecole Centrale. Stagiaire Universitaire 1978. t Ecole Sup~rieure d'Electricit6. Stagiaire Universitaire 1978. 77

78

G. Comby et al. /D~tecteur multipointes

(b) Fig. 1. D~tecteurs vus en coupe axiable: (a) compteur anneau, (b) compteur N 37, (c) compteur NIDA 11.

ces d6tecteurs sont en acier inoxydable 18/8 et proviennent des Etablissements Minitubes [3] qui, de par leur sp6cialisation dans ce domaine, offrent une garantie dans l'homog6n6it6 des usinages. 2.2. Les sources de ph#nomdnes ionisants

Pour comprendre le comportement de ces compteurs, il nous est apparu important de connaitre le nombre d'61ectrons primaires lib6r6s ainsi que le lieu de leur formation dans le volume sensible. L'effet photo61ectrique offre une solution id6ale. Afin d'atteindre des comptages convenables en insolant des m6taux, nous avons choisi d'employer le rayonnement ultra-violet d'une lampe h vapeur de mercure (forte 6mission & X "~ 2500 )~) qui pr6sente une efficacit6 quantique appr6ciable sans poser les

problbmes de transmission dans l'air ou d'autres m~langes gazeux. A l'aide d'un tube de 0,2 mm de diam6tre int6rieur et 10 mm de long, nous obtenons un pinceau lumineux pr6cis, provoquant des comptages de plusieurs milliers d'impulsions par minute. Dans le m6me ordre d'id~e, l'emploi d'un monochromateur & U.V. lointain 6quip6 d'une lampe au deut6rium, nous permet d'utiliser la photoionisation d'un des composants du m61ange gazeux pour exciter le compteur. Cet appareil couvre une gamme de longueur d'ondes allant de 1.000 & 5.000 )k avec une largeur de bande de quelques angstr6ms. Pour des raisons de commodit6, nous avons aussi employs des sources de 22Na blind6es; la conversion du /3+ en deux 7 de 511 keV dans le blindage nous permet un comptage simple ou en coincidence.

G. Comby et aL / Ddtecteur multipointes 2.3. Les mOlanges gazeux

Ils sont obtenus par bullage ~ la temp6rature du laboratoire de tout ou partie d'argon darts le liquide organique choisi. Pour la plus grande partie de nos tests nous avons utilis6 du m6thylal dans des proportions de 1 h 5%. D'autres fiquides tels que benz~ne, alcool 6thylique, propylique, acdtone, etc. ont 6td utilis6s pour observer le fonctionnement dans quelques cas particuliers. Le m61angeur permet aussi l'addition d'autres gaz tels que CH4, CO2, C~H2etc. 2.4. L '~lectronique

Les signaux ddlivrOs par les aiguilles ont 6td 6tudi6s l'aide d'un amplificateur lin6aire connect6 ~ un analyseur multicanaux. L'amplificateur r6alis6 au laboratoire comporte un 6tage amplificateur de charge type ALCATEL 1150 suivi d'un amplificateur op6rationnel LH0032 de N.S. I1 poss6de un gain de " 8 0 0 mV/pC avec un bruit propre ramen6 ~ l'entr6e de "~3,01 pC. Son temps de mont6e est de l'ordre de 150 ns.

3. Etude 61ectrostatique Le souci de rassembler la totalit6 des lignes de force drainant le volume sensible dans la zone multiplicatrice situ6e ~ l'extr6mit6 de l'aiguille nous a fait adopter une cathode annulaire dans l'axe de laquelle nous disposons l'anode: la pointe de l'aiguille. Avec cette g6om6trie le calcul des 6quip6tentielles et fignes de champ devient compliqud et difficilement vdrifiable par l'exp6rience. Notre propos est de connaitre rapidement l'allure des lignes de force en acceptant une impr6cision sur leur localisation, afin d'orienter les 6tudes en cours. Dans les dispositifs plans poss6dant un axe de sym~trie, si des fonctions analytiques ~ deux variables ddcrivent une famille de courbes orthogonales, celles-ci peuvent repr6senter un r6seau d'6quipotentielles et lignes de champ en valeur et position. Durand [4] montre que les surfaces obtenues en faisant tourner la figure pr6c6dente peuvent encore ~tre des surfaces 6quipotentielles. Seule la r6partition des potentiels de ces feuillets subit une modification. La r6partition des 6quipotentielles dans un dispositif f'd-plan se calcule ais6ment darts une section

79

droite des 61ectrodes. La rotation de cette figure autour de son axe de sym6trie engendre des surfaces qui fournissent l'allure des 6quipotentielles darts un dispositif sph6re-plan. Le calcul donne la vraie valeur de la r6partition des potentiels dans les deux cas. La diff6rence apparait surtout au niveau de l'anode. Au niv'eau de la cathode le champ est du m6me ordre de grandeur dans les deux cas. Pour des raisons de rapidit~ et de commodit6 nous avons utilis6 la m6thode rh6ographique en peignant ~i l'6chelle 100 sur un papier r6sistif, les dispositions et formes des 61ectrodes pour trois aiguilles. Les valeurs relev6es dans le plan x, y correspondent donc ~ des 61ectrodes de longueur infinie en z et non /~ un syst6me de r6volution autour de y. Les valeurs indiqu6es sur les courbes repr6sentent les .mesures brutes, non corrig6es. Elles nous permettent cependant d'avoir une estimation pas trop erron6e du champ 61ectrique de collection des 61ectrons cr66s dans le volume sensible de chaque cellule. 3. I. Compteur anneau

La fig, 2 reproduit les mesures relev6es. Comme pr6vu les lignes de champ (L.C.) aboutissent de faqon pr~f6rentielle dans la zone active de l'extr6mit6 de l'aiguille. Les L.C. inf~rieures que nous ne voulons pas utiliser rejoignent l'aiguille juste en de~a de la pointe. Les L.C. supSrieures balayent assez bien le volume situ6 entre la cathode et la paroi fermant le compteur. Leur longueur croit rapidement avec la distance radiale p de leur impact sur la cathode. La L.C. qui tangente la paroi 6tablit la limite du volume drain6 et d6finit le volume sensible de la cellule. L'6volution du champ 61ectrique le long des L.C. passe pour chacune d'elle par un minimum comme le montre la fig. 3. I1 existe donc des zones o~ ces minima sont suffisamment faibles sur des distances importantes devant le libre parcours moyen des 61ectrons, constituant des volumes critiques pour la survie de l'61ectron drain& Sch~matiquement un volume partant de la cathode et de hauteur 6gale au rayon R du trou cathodique se trouve efficacement drain& L'autre partie constitue un espace tampon qui, pour une hauteur sup6rieure ~ 2R, autorise un fonctionnement correct et stable dans le temps d'un tel assemblage. En effet la paroi isolante se charge h une valeur d'6quilibre correspondant h une dynamique de fonctionnement et impose, avec une certaine inertie des

80

G. Comby et al. / D~tecteur multipointes

l

paroi isolante

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L: obscissecurvitigne sur tes

Lignes de

chomp

101 Fig. 3. Evolution du champ ~lectrique le long de l'abscisse curviligne des lignes de champ O, 3 et 5 de la fig. 2.

sugg6re de compl6ter ce montage en fixant le potential de la paroi,

0 0.5 I mm 1/2e,thoa, 0.4x0.03mm Distance ent~ let 2 iIm| ; 1.1tram k l l ~

"

"

I . . . . . . . . .

I

3.2. Compteur (l focalisation eathodique

,

Fig. 2. Relev~ des ~quipotentielles sur papier rh~ographique pour un motif compos~ d'une anode et de deux cathodes de longueur infinie dans l'axe orthogonal au papier.

conditions 61ectrostatiques en un lieu precis et par 1~, fixe le d~veloppement des lignes de champ peu 6nergftiques. Bien 6videmment, les effets 61ectrostatiques lors d'un changement de point de fonctionnement influencent pour quelques instants les taux de comptage et le facteur de multiplication. L'intensit6 du champ 61ectrique de quelques milliers de volts par centim6tre au niveau de la cathode se pr6te parfaitement ~ l'extraction des 61ectrons lib6r~s par effet photo-~lectrique. L'analyse de cette premiere configuration nous

Le montage pr6c6dent est compl6t6 par un plan conducteur: grille plac6e contre la paroi et port6e au m6me potentiel que la cathode. Un ~loignement e = 0,5 mm s~pare la pointe de l'aiguille du plan cathode; un gap, g = 4,3 mm d6signe l'espace grille cathode. En utilisant la technique du papier rh~ographique nous avons relev6 les 6quipotentielles et d6duit les lignes de champ de ce nouveau montage fig. 4. Les points singuliers B scindent en deux families les L.C. sup6rieures. Nous retrouvons les L.C. issues de la cathode qui arrivent toujours h l'extr6mit6 active de l'aiguille. Les L.C. issues de la grille s'ins~rent dans les pr6c6dentes pour aboutir dans l'axe g la pointe. Ici toutes les L.C. issues de la cathode parviennent l'aiguille. Le plus grand trajet parcouru par un ~lectron arrach6 ~ la cathode est limits par la position des

81

G. Comby et aL / D~tecteur multipointes 'i"'

.....

6

~- E en VoLts/cm

Pour IOQOV o ~

sur t'anode

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I I

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t ~ IkJnesde chomp(LC)

102 60

Fig. 5. Evolution du champ 61ectrique le long de l'abscisse curviligne des lignes de champ 10, 1 1 et 12 de la fig. 4.

60

~o

~ . . .~,oo . ~oo~

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0.?

. . . . .

1/2 Cathode 0.4 x O.03mm Distance entre ]e$ 2 a x e s : 15,"~m

Fig. 4. Relev~ des ~quipotentielles sur papier rh~ographique pour un motif compos~ d'une anode, deux cathodes et une grille de longueur infinie. Les points singuliers B s~parent les lignes de champ grille et cathode et d~limitent le volume sensible de chaque cellule.

points critiques B que l'on peut d6placer ~ volont~ en variant les potentiels des 61ectrodes. La disparit6 de longueurs des LC. est r6duite, ce qui am~liore l'efficacit6 de collection. L'~volution du champ ~lectrique le long de L.C. 11 (fig. 5) indique des champs importants aussi bien darts la zone du minimum qu'au niveau de la cathode. Ce montage r6duit les zones critiques du dispositif pr6c~dent. Cette g6om~trie semble encore mieux adapt~e l'exploitation d'un effet photo-~lectrique sur la cathode, nous en reparlerons dans les applications. Les L.C. issues de la grille s'6talent dans tout le volume sup~rieur de faqon id6ale jusqu'aux points critiques oh elles subissent une focalisation vers la zone multiplicatrice de l'aigttille.

L'~volution du champ 61ectrique le long de L.C. 10 et L.C. 12 (fig. 5) indique des champs minimum et cathodiques suffisamment 6nergiques pour effectuer une collection efficace si l'on se r6f~re aux r6sultats obtenus par Shultz dans ce domaine [5]. En diminuant l'6paisseur du gap et en appliquant d'autres tensions aux 61ectrodes, nous conservons l'allure g~n6rale des L.C. et augmentons si besoin est le champ dans ces r6gions. Pour un gap de m6me valeur que le pas des aiguilles la disparit6 de longueur des L.C. n'exc6de gu~re un facteur 3. Cette premiSre analyse montre une r6partition r6guli~re des lignes de champ dans tout le volume actif des cellules, susceptible de collecter routes les charges cr~es tant au niveau de la grille que de la cathode ou dans le gap proprement dit. Darts une g6om6trie donn6e, la fig. 6 sugg6re l'allure des lignes de champ pour diverses valeurs de potentiel appliqu6 aux grille et cathode et mentionne la cons6quence associ6e. La situation optimale devrait ~tre proche de Vgrill e = V c a t h o d e.

G. Comby et al. /D~tecteur multipointes

82 vo =-2oov

VC =0V

Pour VG peu nbg(~bf,on fovonse Lo collect,on des chorges distribubes dons le gap ou d6trirnent de ce[[es crees sur la cathode

)v

;:]

i'~;[

i];[,

,

i :', I i i ,

i ,,

~=-1000V Pour Ve tr6s negobt.on r6duit fortement le volume dra~n6 per les L C grille

....

.

.....

Yr.=- 2000V

~i," "4: "~:'," ",!,,' ',:~",' ',,i,,'",'~ v~:ov t"

. . . . .

I

.

.

.

Pour VoencOre plus negatif, la majeure partie du gap est drain~evers to cathode

"1 /V~=1000V

.

.

.

.

.

VG : +200v

Pour Vo legerernen': positlt On redu~t la zone droin~e par [es LC grille

H

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H

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H

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Va=lOOOV

'?' ~`I

sont diriges vers [o' grille

H v~ :tOddy

Fig. 6. Modification dans la r@artition des lignes de champ q u a n d on varie la polarisation des ~lectrodes.

4. R 6 s u l t a t s e x p 6 r i m e n t a u x

Pour l'instant, laissant de c6t6 la g6n6ration des 61ectrons dons ce d6tecteur, nous dissocierons les deux fonctions qui pr6sident ~t la d6tection de ces 61ectrons: - La multiplication 61ectronique fournissant le signal, - la collection des charges.

4.1. Multiplication ~lectronique Pour travailler dans une configuration 61ectrostatique reproductible, nous avons choisi [/'grille = Vcathod e = V.

Les compteurs 6quip6s de fen6tres de quartz sont insoles par la lampe ~ vapeur de mercure (X ~ 2.500 A,) qui lib~re les 61ectrons par effet photo61ectrique sur le cuivre de la cathode. Un m61ange argon m6thylal circule dons le montage. Les r6sultats obtenus avec los divers compteurs

sont tr6s homog6nes et autorisent une description g6n6rale. La fig. 7 reproduit Failure typique de la distribution de l'amplitude des impulsions pour quatre valeurs croissantes de la haute tension. Nous remarquerons la foible valour de cette tension qui varie de 700 ~ 1500 V selon la composition et la nature du m61ange gazeux ainsi que la g6om6trie des 61ectrodes. Pour un m~me m61ange gazeux la plage de fonctionnement d6pend essentiellement du diam6tre du trou cathodique comme l'indique la fig. 8. Le spectre des impulsions pr6sente un pic 6troit et bien d6tach6 du bruit 61ectronique. I1 t6moigne d'un r6gime de fonctionnement stable. Sa largeur correspond ~ la fluctuation du facteur de multiplication. Nous utiliserons la valour centrale pour caractfriser le fonctionnement de ce compteur et repr6senter la valour moyenne des impulsions. Une variation de la haute tension fait apparaitre une plage de fonctionnement de 100 ~i 200 V environ oh le taux de comptage demeure constant avec un mouvement propre foible et off l'amplitude des impulsions croit lin6airement (fig. 9). Quand on change la nature du rayonnement ionisant, c'est-~-dire quand on augmente le hombre d'61ectrons primaires ~r66s dons le volume sensible, on ne modifie pas la distribution de l'amplitude des impulsions. C'est ce que l'on observe en irradiant le d6tecteur avec des 3, de 511 keV d'une source de 22No blind~e. L'emploi de rayonnement UV qui lib~re un soul photo-61ectron par photon et l'obtention d'un spectre d'impulsions 6troit et bien d6tach6 permet une 6valuation simple du facteur de multiplication. On atteint, pour des tensions de l'order du kV des valeurs de 107 a 10 s selon le m61ange gazeux (fig. 10). Ce comportement est h rapprocher de celui observ6 darts notre 6tude du compteur grille-pointe [1] qui sugg6rait l'existence d'une zone tr6s limit6e entourant l'extr6nfit6 de l'aiguille oh se produirait une multiplication 61ectronique du type Geiger. La lin6arit6 de la croissance des impulsions en fonction de la tension et l'ind6pendance de la multiplication en regard du hombre d'61ectrons primaires montre que l'on est en pr6sence d'un ph6nom~ne travaillant dons un mode proche du r6gime Geiger. Une fois d6clench6 le d6veloppement de la multiplication g6n~re simultan~ment les ~16ments de son arr~t puisqu'aucune autre action du type coupure externe, par exemple, n'est appliqu6e. Chaque croissance d'impulsion produit son propre

G. Comby et aL / DOtecteur multipointes

V=

1025

V=1075

v

83

V=1050

v

V=I

v

I00

v

V (cathode)=V(grille)=V Fig. 7. Distribution de l ' a m p l i t u d e des impulsions obtenues avec le c o m p t e u r N 37; m~lange argon + 3% m~thylal, source UV 0 0,2 m m (X ~ 2500 A), gap = 5 mm, e = 0,5 mm, Vgrille = [/'cathode = V.

Amplitude des impulsions & 20l~

Amptitude des ~outsions

Conoux

"--o/ /

100

~

tx

100

/

o/°

100

50

I

I

I

900

1000

1100

1200

1300

1400

•

f

\

/A

omptoge

50

volts -~ 1500 ,

o o a

Irnoutsion/s

/

/

~==2,2rnrn e=0,1mrn G=5mm Argon+TEA @©=3,4rnrn e=lrnm G=3mm Argon+3%NethyLot ~©=5rnrn e=lrnm G=3rnrn Argon+3%Nethytat

Fig. 8. Variation de la plage de f o n c t i o n n e m e n t et de l'amplitude des impulsions pour diff~rents diam~tres du trou cathodique et duex m~langes gazeux. L ' e x c i t a t i o n des cornpteurs ~tait p r o d u i t e par des UV: - X ~ 2500 A pour [] et zx; - h = 1520 A pour o.

i

1150

1200

I

1250

I

1300

I

1350

1/~

• = 0,5mm 6=5 mm M~l~nge de goz = 1,5 %

methy~t 98,5% Argon Source = UV{2500 /~) I~ 0,2ram

Fig. 9. Variation du t a ux de comptage et de l ' a m p l i t u d e des impulsions en fonction de la tension V = Vcathode = Vgrille (N 37).

G. Comby et al. /DEtecteur rnultipointes

84

i

Gain =

I ( n A ) . l O ~° N//c/s x l , 6

3o0%

1,10 7 .

0

~

l

I

800

850

900

Fig. 10. Relev~ du courant d6bit~ par le compteur NIDA 11 et du taux de comptage correspondant en fonction de la tension V = Vgrill e = Vcathod e. Un m61ange argon + 6% T.E.A. circulait ~ la pression atmosph~rique darts le d6tecteur insol~ par des UV (X= 1 5 2 0 A ) . Le facteur de multiplication s'exprime simplernent G = I(nA)/1,6 X 10 - 1 0 N/s.

contr61e de multiplication au moyen d'une coupure 61ectrostatique provoqu~e par les ions positifs. Leur nombre crolt strictement avec la multiplication dans un espace tr~s r6duit et leur d6placement-quelque 10 3 fois plus lent qua celui des 61ectrons-prolonge ce temps de coupure, assurant ainsi la stabilit6 du d6tecteur, mais limitant aussi sa r6solution en temps. La th6orie du processus multiplicatif en r6gime Geiger propos6 par Korff et Present [6] et commun6ment admise, pr6voit une propagation de proche en proche des avalanches par photoionisation le long de l'anode des compteurs ~t ills. Nous pouvons tenter d'adopter cette description. La zone multiplicatrice ne d~passe gu~re une cinquantaine, voire une centaine de microns autour de la pointe. Elle engendre un gain de 10 7 ou 10 8 en une

dizaine de ns. I1 est difficile d'imaginer une succession d'avalanches du type de Towsend pour conduire ~ ce r6sultat. L'observation des d6charges aux extr6mit~s des aiguiUes, par un photomultiplicateur sensibihs6 dans l'ultra-violet, r6v~le une forte 6mission de photons. Quand chaque extr~mit6 d'aiguille est optiquement isol~e de ses voisines chaque cellule pr6sente un fonctionnement autonome comme nous le montrerons plus avant. Par contre, si les pointes apparaissent dans le gap, des d~clenchements en chaine se produisent. Les photons 6mis sont donc capables de photoioniser le composant organique et/ou produire un effet photo61ectrique sur la cathode. Les aiguilles 6tant optiquement isol6es si l'on applique une tension SUl~rieure au palier de comptage, le m6me ph6nom~ne de contagion se produit et nous indique semble-t-il que la propagation a lieu par photoionisation de la vapeur organique. Dans notre cas, seule la d6sdxcitation des atomes d'argon peut foumir les photons correspondants. Mais le temps de vie de ces atomes excites est de l'ordre 10 ns [6] ce qui semble exclure leur action pr6pond6rante a propager la multiplication observ6e. De nouvelles observations plus s61ectives et plus sp~cifiques en vue d'~tudier ce probl~me sont n~cessaires pour caract6riser ce r6gime de d~charge. La disposition des 61ectrodes assure une parfaite ind6pendance des aiguilles entre elles. L'impact du faisceau UV au niveau de la cathode forme une tache "de 0,5 mm de diam6tre environ, nettement inf6rieure au diam~tre des trous: 2,2 mm. Deux aiguilles voisines, s6par6es par uu bras cathodique de 0,5 mm de largeur fournissent des spectres d'impulsions nettement diff~rents. Une translation du pinceau lumineux perpendiculairement ~ ce bras permet d'exciter prdf~rentiellement l'une ou l'autre o u l e s deux cellules. Ce que pr~sente la fig. 11. Si la cellule A d~clenchait une impulsion dans la cellule B, les spectres obtenus seraient ind6pendants d'une translation de 0,5 mm, ce qui n'est pas le cas. Quel que soit l'61oignement e de la pointe de l'aiguille du plan cathodique, nous obtenons toujours la m6me amplitude d'impulsion. Seule la population des spectres d6croit (fig. 12). Le gain se trouve 6tre ind6pendant de l'6loignement. Quand e augmente, le m6me ph6nom6ne de multiplication se d6roule aussi longtemps que la r6partition des 6quipotentielles permet l'existence de cette zone multiplicatrice. Les conditions 6nerg~tiques du

G. Comby et al. / D~tecteur multipointes

85

i

e =0,4

e=1,2 K

Compteur:N37 Goz: Argon +1,5% Hethytot V : 1/,00V. 6 : 5ram k : Cpt°ge ( e ) / s e c

1. '~. ~, Position

D

Positioz~

D

"-

1 rnm

0.5 NOI"A O

e=2/.

= Surface

=

~ Cptage (e=0)/ sec

insol~e

I

0[

1

I

I

I e

1

2

3

4

=-

Fig. 12. Evolution du spectre des impulsions en fonction de l'61oignement: e, distance de la pointe de l'aiguille au plan cathodique. On note une stabilit6 du gain et une perte de comptage lorsque e cro]t.

Position

D + O, 5 rnna

Fig. l l . Compteur N 37, m~lange argon-m~thylal. Source UV (X ~ 2500 A) (9 0,2 mm. Deux aiguilles contigues pr~sentent des gains donc des spectres d'impulsions distincts. Un d~placement de la source permet d'exciter l'une, l'autre ou les deux cellules, kes spectres repr~sent~s sont le cumul des distributions d'amplitude des cellules A et B. Ce test montre l'ind~pendance de leur fonctionnement.

syst~me restant les m~mes conduisent donc h la m6me amplification satur6e. Le c a s e < 0 qui amine les pointes dans l'espace cathode-grille, n'assure plus l'ind6pendance des aiguilles. La position optimum se trouve proche de e = 0. Nous adopterons e =0,2 mm pour bien respecter l'isolement optique des pointes. La perte de comptage n'est donc pas imputable ~ la g6n6ration du signal mats ~ la fonction de collection des photo-61ectrons produits, comme nous le verrons plus loin. L'effet du d6centrement s, de la pointe par rapport l'axe du trou cathodique sur l'amplitude du signal, est li~ au probl~me precedent. I1 d~pend en fait du

param+tre d =x/(e 2 +s~). Tant que le parambtre d permet, pour une tension de fonctionnement V, la formation d'une zone multiplicatrice assez ~loign6e d'un bord de la cathode pour ne pas provoquer un arc, le spectre des impulsions n'est pratiquement pas affect~ par ce d6centrement. Avec un trou cathodique de diambtre 5 mm e = 0 , 2 ram, une tension V= 1400 V e t un m~lange argon et 3% m6thylal, l'amplitude des impulsions ne subit aucune modification pour des d~centrements atteignant 1 mm soit s/r = 40%. En fair, ils agissent davantage sur la longueur du palter de comptage ainsi que sur la fonction de collection mats ne compromettent pas la formation du signal. Ce faitest d'une importance capitale pour trouver un point de fonctionnement commun ~ un grand nombre de cellules et constituer un compteur multipointes op6rationnel. Une certaine precision de locafisation des d~tections d6termine le pas de r~partition des aiguilles qui son tour dicte le diam6tre du trou cathodique. Dans notre cas, le pas de 3 m r n e s t un compromis entre la

86

G. Comby et aL / Ddteeteur multipointes

1000

Nombre d~iguilles

Impuls~ons//se c

100

1

I 100

,A

Ampl/tude ptc 200 Cx

Fig. 13. Compteur NIDA 1], m~lange argon + 7% T.E.A., V = 840 V; histogramme de la va|eur centra]e des spectres de

31 aiguilles le d~tecteur ~tant irradi~ par des 3' de 511 keY (source ~2Na blind~e).

/ I

I

'°

t

q '

'

Vc= - 1200V i ', , ',

"

4.2. Collection des charges

Les rEsultats de l'Etude prEcEdente montrent qu'avec cette g~om~trie d'Electrode on enregistre l'arrivEe des Electrons g l'extrEmit~ des aiguilles avec une efficacit6 de 100%. La tension aiguille-cathode fixe le gain c'est-~-dire l'amplitude du signal. Puisque le pinceau UV peut nous g~nErer /~ un endroit precis des photoelectrons nous dissocierons l'Etude en deux parties. Successivement nous observerons la collection des Electrons par les L.C. venant de la cathode ensuite par les L.C. issues de la grille.

. _ot _o _o o

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I

qj

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ii ' I l l 1

t

//

i 7i

precision demandEe et les contraintes de rEalisation mEcaniques et Electroniques. Pour une mEme tension grille et cathode nous avons relev6 les spectres des impulsions de 64 cellules du dEtecteur NIDA 11. L'histogramme des positions centrales des spectres (fig. 13) nettement dEtachE de l'origine, confirme la reproductibilitE des processus de multiplication d'une aiguille fi l'autre. La largeur ~ mi-hauteur des divers spectres rEvElent une bonne homogEnEitE de fonctionnement des cellules. Ces observations permettent d'envisager le regroupement d'un grand nombre de cellules contigfies admettant toutes les mEmes cathode et grille.

;

A \A

o o e Q e e e e

_-- 115o v

,o ,e. .e- e

e e

, .:.

ee

vG =- Io5o v

¢~C~thode = 3,4 rnm

Fig. 14. Le compteur anneau, en argon-m~thylal, est excit~ par un pinceau UV (k ~ 2500 A) de 0,2 mm de diam~tre. Un d@lacement radial de la source permet de tester la variation de sa sensibilit6 de d~tection pour deux valeurs de la tension grille. En correspondance un schema donnne la modification de rEpartition des L.C. qui peut expliquer la perte d'efficacit&

4.2.1. Collection de photoelectrons "cathode"

La fig. l a dEcrit la disposition de l'appareillage. La grille Etant placEe contre le hublot de quartz, les quelques photoelectrons produits sur le grillage sont pi~gEs et ne parviennent pratiquement pas dans le gap. Au niveau de la cathode la surface 6clairEe atteint un diam~tre de 0,6 ram. L'effet photoElectrique sur la couche de cuivre communique aux photoelectrons une Energie T = hv - Eo. Si hu reprEsente l'Energie du rayonnement incident et Eo le travail d'extraction. Pour les mEtaux Eo vaut quelques 61ectron-volt et peut 6tre interpret6 comme le travail de separation sur une distance a, de l'61ectron et de la charge positive qu'il laisse en quittant le metal. Cette distance a

G. Comby et al. / Ddtecteur multipointes est 6valu~e ~ quelques angtr6ms. La pr6sence d'un champ 61ectrique convenablement orient~ peut faciliter l'extraction du photo61ectron de son lieu de cr6ation, ce qui contribue fi am61iorer le rendement quantique pros du seuil photo61ectrique. Dans notre cas un champ 61ectrique de l'ordre du kilovolt/cm existe au niveau de la cathode et participe donc ~ l'extraction des photo-61ectrons avant de les conduire dans la zone de d~tection. Avec le compteur anneau, un d~placement radial du pinceau UV permet de tester l'efficacit6 de collection des 61ectrons par les L.C.-cathode. En correspondance avec une coupe axiale du compteur, la fig. 14 reproduit la variation du taux de comptage enregistr6 pour deux polarisations de la grille. Un maximum est enregistr6 comme pr6vu h l'aplomb de la cathode. La d6croissance vers l'anode correspond ~ la chute de production des photo-61ectrons qui varie proportionnellement ~ la surface de cuivre insol6e. Le minimum au centre est un peu plus fort que le bruit de fond et doit repr6senter le comptage des ~lectrons 6chapp~s de la grille. Plus on s'61oigne du bord int6rieur de la couronne plus la d~tection des (P.E.) se d6t6riore. Les L.C. relatives au bord int~rieur occupent pros de la pointe de l'aiguille la position la plus basse. N6anmoins elles atteignent la zone multiplicatrice et constituent une limite en deqa de laquelle la probabilit6 de d~tection est fortement affect6e. Quand p augmente les (L.C.) correspondantes atteignent la pointe de fa~on de plus en plus centr~e off la probabilit6 de formation d'un signal est ~gale l'unit6. La variation du champ 61ectrique au niveau de la cathode ne permet pas d'influencer dans de telles proportions la production des electrons [voir fig. 5, E (1) pour L.C. 11 ] qu'on peut estimer sensiblement constante durant toute la travers6e de la couronne cathodique. Nous devrions donc enregistrer un plateau dont la largeur d~pendrait de la tension grille

vG. Quelque soit V6 nous n'observons jamais de r6el plateau. Pour Vc = - 1 2 0 0 V, une variation de la tension grille fait apparaitre un comptage maximum pour VG = - 1 150 V; de part et d'autre de cette valeur la d~tection se d~t6riore. Une variation de la tension cathode V¢ confirme que nous sommes bien sur un palier de comptage. Ce test r~p~t6 pour un trou cathodique de 5 m m donne des r6sultats en tous points analogues. L'aUure tr6s sch~rnatique des L.C. dans la coupe axiale du compteur fig. 14 propose une interpr6tation

87

de cette chute d'efficacit6. Pour des gaps 6troits, une faible variation de Vc dirige les L.C. vers la grille et non vers l'aiguille. Seul le drainage semble responsable de cette perte de comptage. On retrouve exp6rimentalement et pour les grands p les zones critiques soup~onn~es lors de l'6tude 61ectrostatique. En fait la collection des photo-61ectrons s'effectue correctement dans un anneau de 0,5 ~ 1 mm de large. Les compteurs N 37 ou PN 9 offrent pour les cellules centrales des conditions 61ectrostatique bien d~finies et des cathodes ~troites. La fig. 15a montre l'influence du potentiel grille VG sur le comptage et par cons6quent sur la collection des electrons puisque l'6fficacit6 de d6tection en 61ectron unique est 6gale l'unit6. Le report, sur la figure 15b, des maxima observ6s, en fonction de Vc fait apparaitre un court palier indiquant une distribution optimale des lignes de champ. En deg~ et au dell, les photo-61ectrons sont incorrectement drain,s. Compte-tenu des mesures pr6c6dentes et de la structure des cathodes utilis6es, on peut estimer que tousles photo-61ectrons produits sont dirig6s vers la zone multiplicatrice et par suite d6tect6s. L'ajustement optimum, pour utiliser les photo~lectrons cathode a lieu pour F6 m 0,9 F c. Un d6centrement d'aiguille par rapport ~ la cathode entraine une modification de la collection des charges comme l'illustre la fig. 16. La multiplication s'effectue normalement et ne compromet pas le fonctionnement des cellules voisines mais la perte d'efficacit~ peut atteindre 50%. 4.2.2. Collection des photo-~lectrons grille Pour des raisons de commodit6 nous avons choisi d'utiliser la photoionisation d'un gaz pour placer des 61ectrons sur les L.C. sup6rieures. De l'argon bull~ dans du tri6thylamine (T.E.A.) constitue un m61ange tr~s sensible aux rayonnements de longueur d'onde inf6rieure a 1650 A correspondant ~ 7.5 eV qui est le seuil de photoionisation du T.E.A. Un hublot de FzCa plaqu6 contre la grille ferme le compteur. La section efficace d'absorption totale de ce produit ( o ~ 50 rob) indique une longueur moyenne d'absorption inf6rieure au millimbtre pour une tension de vapeur de 50 mm Hg h 20°C. Les charges sont donc produites dans une couche de faible ~paisseur pres de la grille ofa seules les L.C. sup~rieures interviennent. Les compteurs N 37, PN 9, NIDA l 1 dispos6s h la sortie du monochromateur et insol6s par des UV de 1520 A ont donn~ des r6sultats identiques.

88

G. Comby et al. / Ddtecteur multipointes Comptagcs maxima ,I

75V

10

"o' I

.o.--oN,..

•

•

=

1000

,

|

1100

bJ

900

1000

o) Fig. 15. Compteur PN 9, argon-m~thylal, source UV (X ~ 2500 A). Evolution des comptages recueillis sur une aiguille pour diffgrentes tensions cathode et grille; ~ droite, courbe des maxima de comptage en fonction de Vc.

Pour une tension cathode Vc donn6e fixant le gain de l'amplification, une variation de la tension grille fait apparaitre un maximum mais cette fois pour une polarisation grille 6gale et le plus souvent sup6rieure

Vc ( I V G I > I V c l ) . On retrouve un comportement similaire ~ celui observ6 pr6c6demment. Les variations de polarisation des 61ectrodes modifient la r6partition et l'aboutissemeht des lignes de

champ et explique assez bien les comportements observ6s des d6tecteurs. La fig. 17 mentionne un cas un peu plus typique oh un maximum tr~s marqu~ est observ6 aussi bien pour une variation de la polarisation grille que de la tension cathode. L ' o p t i m u m de la d6tection se produit pour l'6galit6 des tensions VG = Vc. Pour ce cas particulier, nous sugg~rerons l'explication suivante. La section droite du faisceau

' Coups/seconde

Imputs~on/s 100

l

20C

compteuronneou • ~Smm • e= 0 . 5 • Source UV ~ 0.2 • V= :VG =-1400V • Argon+ 3% methytal.

!

10

t

100 , Vg =900V / Vc=U J

\°

0

o°o/ o\j t

-~-~-;.-9,-2-,. ~

i

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o 1

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2,3 t

7

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i

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i

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s 6-.P,,,r.

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Fig. 16. Modification de la sensibilit6 radiale du compteur anneau par un d~centrage de l'aiguille.

I

I

9OO

1000

N.3?-251078-Argon et TEA e=0,3mrn- G=4mm Source U.V:Honochromoteur

U-VoLtgl=

X =1520J~,

Fig. 17. Le taux de comptage port6 en ordonn6e est la s o m m e des comptages des aiguilles de N 37. Pour une tension cathode fix6e, la variation de Vgrill e fait apparaitre un optim u m qui est retenu pour effectuer le balayage des tensions cathode.

G. Comby et al. / D~tecteur multipointes d'ultra-violet fourni par le monochromateur est un rectangle de hauteur 10 mm et largeur "~0,1 mm (fente sortie ferm6e ~ 90%). Son impact sur le d6tecteur excite une trbs faible surface. Une variation de 5% de la tension des ~lectrodes peut modifier de quelques dixi~mes de millimbtre l'implantation des L.C. et par cons6quent agir tr~s brutalement sur la collection, si ce d6placement leur fair quitter la tr~s petite zone insol6e. D'une faqon g6n6rale, ces tests montrent que l'on peut trouver des valeurs de tensions propres h 6tablir des fonctions de collection et de multiplication efficaces et sp6cifiques aux ph6nom~nes que l'on veut exploiter. N6anmoins on est en pr6sence d'un syst~me 61ectrostatique tr~s tourment~ oCa l'allure g6n6rale des lignes de champ peut 6tre d6crite mais reste une approche grossi~re. En effet, compte tenu des faibles dimensions des cellules, il est tr~s difficile de faire intervenir l'6tat de surface des 61ectrodes. Or nous avons toujours consider6 la grille comme un plan conducteur, les trous comme de parfaits cylindres, les aiguilles comme des ogives sans asp6rit~s. Malgr6 ces approximations, ces r~sultats exp~rimentaux sont dans l'ensemble en bon accord avec les pr6visions de l'6tude 61ectrostatique. Ils montrent en outre qu'un choix convenable des potentials des ~lectrodes peut assurer un drainage optimum de tous les ph~nom~nes ionisants produits dans le volume sensible des cellules. 4.3. Dynamique de fonctionnement D~s qu'un 61ectron atteint la zone multiplicatrice, le d6veloppement de la d6charge est tr~s rapide. L'observation des impulsions sur une charge de 50 £Z indique des temps de mont6es de 10 ns (fig. 18). Pour un gap de 5 mm, on peut estimer ~ une centaine de ns le temps de d6rive des 61ectrons produits par photoionisation pr6s de la grille pour qu'ils atteignent la zone. multiplicatrice. En se reportant ~ la fig. 4, les L.C. 10 et 12 encadrent toutes les lignes de champ balayant le volume de chaque cellule et de ce fair repr6sentent les valeurs extrfimes des parametres susceptibtes de les caract6riser. Si on examine les longueurs, L.C. 12 n'exc~de L.C. 10 que de 20%. L'6volution du champ 61ectrique le long des L.C. 10 et 12 (fig. 5) r6v~le des conditions voisines propres h assurer une excellente homog~n~it6 dans la collection des charges. Ces deux remarques nous laissent prCvoir un faible

89

Fig. 18. Impulsion recueiUie sur une aiguille charg~e sur 50 ~2, N 37, argon + T.E.A., ~ 511 keV.

jitter sur la g6n6ration du signal lors de la d6tection de rayonnement UV par photoionisation du m61ange gazeux. Le fonctionnement par effet photo61ectrique sur la cathode fait intervenir des temps de latence plus faibles de rordre de 2 0 - 3 0 ns mais le jitter sur ce retard devient beaucoup plus grand, impos6 par la disparit6 de longeures des L.C. qui, dans ce cas, peut atteindre des rapports 1 - 1 0 selon la polarisation de la grille. Dans le cas de particules charg6es au minimum d'ionisation qui lib~rent quelques 61ectrons/mm de parcours dans le volume sensible, le premier 61ectron arriv6 dans la zone multiplicatrice d6clenche la formation du signal. Tousles autres 61ectrons arrivant quelques ns plus tard ne participent pas g la formation du signal ni en amplitude ni en dur~e comme on peut l'observer dans des chambres proportionnelles. La forte multiplication obtenue engendre une population d'ions positifs correspondante. Ces ions sont produits de fa~on tr~s locale h l'extr6mit~ de l'aiguille. On peut consid6rer comme uniforme leur r6partition dans une calotte autour de la pointe imm6diatement apr6s l'arriv6e des 61ectrons sur l'aiguille. Ce nuage va alors migrer suivant des L.C. en direction de la cathode mais aussi de la grille. La coupure ¢lectrostatique qu'ils provoquent s'6vanouit quand les charges destin6es ~ la cathode atteignent cette derni6re. L'influence 61ectrostatique des charges se dirigeant vers la grille ~ ce stade de l'6volution, est inf6rieure ou tout au plus du m~me ordre de grandeur que celle des charges "cathode" juste avant leur neutralisation. Le temps mort de ce compteur devrait pratiquement 6tre impos6 par la disposition aiguille-cathode, la grille jouant un r61e secondaire. Dans cette hypo-

90

G. Comby et al. / Ddtecteur multipointes

Fig. 19. Evolution du spectre des impulsions sous irradiation mod~r6e (beam stopper ferm~e) puis sous forte irradiation (beam stopper ouvert) relev6 avec une 61ectronique lin6aire mais pr6sentant une imp6dance d'entr6e de quelques dizaines de ks2. th~se en acceptant une vitesse de migration de 10 6 mm/s [7], un champ efficace h reproduire une multiplication devrait r6apparaitre quelques las apr~s la d6charge. Nos observations nous indiquent des temps sup~rieurs de l'ordre d'une centaine de/as. Notons que cette valeur est obtenue avec une 61ectronique mal adapt6e ~ cette observation. De nourelies mesures avec une 61ectronique plus performante et une meilleure connaissance du compteur donneront avec plus de precision la r6solution en temps de ce d6tecteur. L'augmentation du taux de comptage affecte l'amplitude des impulsions et sous forte irradiation (~10 4 part/s • aiguille), le spectre ne se d6tache plus du seuil de notre 61ectronique comme le montre la fig. 19.

5. Application des compteurs multipointes Les domaines d'application peuvent ~tre aussi nombreux que ceux abord6s par les chambres multi-

ills. Chaque investigation devra moduler ses exigences en regard des caract~ristiques limites de ce d~tecteur. Ce dernier n'est pas con~u pour fournir de hautes resolutions spatiales et ne peut gu~re supporter des flux sup6rieurs /t 104 part/s • aiguille. Sur ce point il convient d'ajouter que, si localement les cellules satur6es ne d~livrent aucun information utilisable, les autres fournissent, elles, des donn~es correctes. Associ~s ~ des convertisseurs multifeuilles [8] ou des convertisseurs moul~s [9] les compteurs multipointes deviennent des detecteurs 7 dont l'efficacit6 ne d~pend que de la conversion. Leur structure composable, ajustable ~ la nature du rayonnement ou m~me ~ une energie particuli~re d'un rayonnement donn~ les rend aptes ~ r~pondre ~i de nombreux problames rencontres en radioprotection. Comme le sugg~rent Allemand [10] Alberi [11] et Jeavons [12] le choix judicieux du convertisseur permet aussi d'adapter ce compteur ~ la d~tection des neutrons. Leur mouvement propre tr~s bas les d~signe aussi pour des mesures de tr~s faibles activit~s [13]. Quant /t nous, nous avons dispos~ le compteur PN 9 sur un faisceau de muons (#- de 8 GeV/c) d~fini par deux petits scintillateurs de 5 mm de diam~tre distants de 1,5 m, qui fournissaient le trigger. Un m~lange d'argon et 1,5% de m~thylal circulait fi la pression atmosph~rique. L'~lectronique connect6e nous permettait d'acqu~rir les informations de chaque aiguille individuellement. La fig. 20 donne la r6partition des particles detect~es dans une section droite de ce faisceau. Comme attendu, la tache s'~tale sur 4 cellules avec un faible bruit de fond. Le volume sensible, plac~ cette fois parall61ement et dans l'axe du faisceau, permet d'enregistrer les trajectoires des particules incidentes et secondaires comme le montre la fig. 21. Le compteur NIDA 11, r6alis~ pour ~quiper une experience de visualisation de l'anneau Cherenkov associ~ /t une particule charg~e traversant un radiateur [14], est plus pr~cis~ment destin~ ~ ta d~tection du rayonnement UV ~mis par l'effet Cherenkov. Dans notre cas, le convertisseur est constitu~ par le gap grille-cathode rempli d'un m61ange photoionisant (argon-tri~thylamine) qui, en outre, assure un fonctionnement correct du d6tecteur. La fig. 22 reproduit l'image sur 100 triggers des anneaux induits par des protons de 1,2 GeV/c traversant un cfistal de fluorure de calcium; en fig. 22b l'image correspond ~ un seul proton incident.

G. Comby et al. / D~tecteur multipointes J

~00

91

Nombreporticul.e$ d6tectees

200

i

10

i

12

I~

I/,

16

N° r~-ng~e d'aiguilles

~X Projection du diagramme :

-sur ~" " G -

--SUI"

Y

=,

®

Fig. 20. PN 9 dispos~ orthogonalement ~ un faisceau de ~d6tecte des particules s~lectionn6es par un hodoscope de scintillateurs de 5 mm de diam6tre. Les aiguilles 6rant au pas de 3 mm deux sont r6ellement int~ress6es dans les deux axes X et Y. Ce r~sultat prouve q u ' u n simple c o m p t e u r multipointes rempli d ' u n m61ange gazeux photo-sensible, offre une efficacit6 q u a n t i q u e suffisante p o u r aborder des domaines r6serv6s jusqu'alors aux intensificateurs d'image. Le d o m a i n e d'application des d6tecteurs p h o t o -

~

gritl.e cathode pointes

PARTICULES INCIDENTES

Deteeteur PN 9. MeLange Argon + 3% Methyl.at Fig. 21. Les aiguilles 6tant plac6es parall61ement au faisceau de telle sorte que la ligne de vol des t~ traverse le gap, on enregJstre la trajectoire des particules incidentes et secondaires. Evenements enregistr~s pour deux triggers demand~s.

Fig. 22. (a) Enregistrement sur 100 triggers des anneaux Cherenkov produits dans un cristal de F2Ca de 20 mm d'~paisseur par des protons de 1,2 GeV/c. En moyenne chaque anneau est d~fini par 8 photons UV d~tect~s. (b) Idem, obtenu avec un seul trigger.

sensibles est t r a p vaste p o u r risquer une 6num6ration. Le r6sultat pr6c6dent, 1i6 ~ une application tr~s particuli6re suscit6e par l ' e x p 6 r i m e n t a t i o n en physique des particules, justifie la poursuite des 6tudes sur de n o u v e a u x convertisseurs p o u r faire 6valuer ce compteur dans des domaines de sensibilit6 a p p r o c h a n t le visible.

92

G. Comby et al. / Ddtecteur multipointes

6. Conclusion Les rdsultats expdrimentaux prdcddents concourent g montrer que la gdomdtrie des dlectrodes adoptde dans cette 6tude, permet la juxtaposition d'un grand nombre d'aiguilles admettant des dlectrodes communes, sans perdre les caractdristiques propres h chaque ceUule de ddtection. En cela, le ddtecteur multipointes propos6 rdpond bien au but poursuivi. Cette disposition des dlectrodes nous permettant de conserver les hauts facteurs de multiplication dlectronique lids aux effects de pointe, et de collecter de fa~on tr~s efficace les-charges crddes ou apportdes dans le volume sensible, nous offre la possibilitd d'aborder des domaines off l'ionisation primaire est trds faible. La contre partie de cet avantage se traduit par le fait que l'on ne peut sans artifice, diffdrencier deux phdnomdnes ~i pouvoir ionisant diffdrent. Nous remarquerons que ce ddtecteur fonctionne avec des potentiels relativement faibles, de l'ordre du kilovolt, ce qui facilite souvent son implantation darts les montages expdrimentaux et qu'il est de construction trds simple les prototypes fabriquds au laboratoire ont parfaitement fonctionnd. Les limites actuelles rencontrdes dans la dynamique de fonctionnement restreignent darts certains cas le champ d'application. Le probldme le plus ddlicat prdsent6 par tousles compteurs h pointes demeure d'acquisition des signaux. I1 est cependant intimement lid /~ l'expdrience entreprise et peut, de ce fait, Mndficier de conditions particuli~res susceptibles d'alldger cette fonction. Avec le ddtecteur multipointes /t cathode focalisante, la gestion d'un tr~s grand nombre de cellules se pose dans toute sa rdalit6. Sans vouloir l'assurer dans le ddtail, la microdlectronique intdgrde devrait pouvoir offrir une solution en produisant sous forme de "chips" des groupements de 16, 32 ou 64 aiguilles formant l'61dment de base pour composer une mosaique. Les broches des actuels circuits intdgrds, couramment utihsds en dlectronique pourraient jouer le r61e d'anodes directement relides aux bascules et mdmoires; l'interconnexion des modules par des contacts

latdraux permettraient la circulation des signaux de commande et d'acquisition ainsi que des tensions d'alimentation. Cette proposition, envisageable uniquement pour des sdries importantes, prdsenterait entre autre chose, l'avantage d'alldger la maintenance des grands ddtecteurs. Pour l'instant des travaux compldmentaires tendent /t faire 6voluer ce ddtecteur vers des performances meilleures. Ces 6tudes et les expdriences connexes qui ont dtd pour nous le champ d'application de ces ddtecteurs ont pu 6tre entreprises et mendes ~i bien grace au soutien et aux encouragements du Prof. Lehmann et de M. Prugne que nous remercions tr~s sincdrement. Nous remercions dgalement Mm. Charpak, Seguinot, et Ypsilantis pour leurs fructueuses discussions.

R6f6rences [1] G. Comby et al., Rapport interne DPhPE/STIPE 79/01/ 02/36. [2] Ets Isola, 54 rue de Vauhalan, 91120-Palaiseau. Ets Galant, rue Cyprien Muret, 91120-Villebon. [3] Minitubes, 7, avenue du grand Chatelet 38100-Grenoble. [4] E. Durand, Electrostatique et Magndtostatique (Masson, Paris, 1953). [5] G. Schultz, Th~se d'Etat (Universit6 de Strabourg, 1976, No. d'ordre 1015); Rapport CEN/HE 76.15. [6] S.A. Korff et R.D. Present, Phys. Rev. 65 (1944) 274. [7] E. Badareu et I. Popescu, Gaz ionisds (Dunod, Paris, 1975). [8] A.P. Jeavons, G. Charpak et R.J. Stubbs, Nucl. Instr. and Meth. 124 (1975) 491. [9] G. Charpak et al., Rapport interne DPhPE/STIPE/78/ -04/07/185. [10] R. Allemand et al., Nucl. Instr. and Meth. 126 (1975) 29. [111 J. Alberi et al., IEEE Trans. Nucl. Sci. NS-22 (1975) 255. [12] A.P. Jeavons, Nucl. Instr. and Meth. 156 (1978) 41. [13] B. Grimberg et Y. le Gallic, Bulletin d'Informations Scientifiques et Techniques No. 65 (Octobre 1962). [14] G. Comby et al., Rapport interne DPhPE/STIPE/79-0608-227.