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Note sur la miniaturisation des compteurs geiger
International Journalof AppliedRadiationand Isotow, 1964,Vol. 15, pp. 541-543. PergamonPress Ltd. Printed in Northern Ireland
Note
sur la Miniaturisation Compteurs
des
Geiger
(Received 10 January 1964) 1. Introductioll
p-
Nous avons prouvttl) qu’il ttait possible de construire un compteur G-M B coque mttallique et remplissage argon-(IO-13 pour cent) ethanol (pression totale: 100 torr), qui prksente un plateau de pente extremement faible. Les essais, effectues avec des compteurs ayant un diamttre de cathode de 30 mm, ont montrc! qu’il fallait supprimer les effets de bord a I’aide d’tlectrodes de garde, utiliser une anode de diamttre determine et travailler avec un melange assez pur. Dans ces conditions, et avec une irradiation concent&e sur le centre du compteur, la pente rtsiduelle est expliquee exclusivement par la diminution du temps mort. Nous d&irons etudier si ces rbultats peuvent &re Ctendus Ir des compteurs ayant un diametre de cathode different. 2.
Les
effets
La valeur relation
se referer
de T* (en
-
e-b/+n).
7m
secondes)
Ta =
cl)*
3. Reduction
Non seulement la multiplication gazeuse darn la premiere avalanche, mais Cgalement la charge totale par impulsion restent inchangees, comme on peut le voir par l’examen des equations de WILKINSON(~). 11 faut ensuite considerer les processus qui causent la rapide augmentation du taux de comptage B la fin du plateau et qui provoquent une pente du plateau plus importante lorsque les parametres de construction du compteur ne sont pas corrects. Dans une etude rCcente(4), nous avons trouvt que: * Pour les notations, originale ou Ir KERN(~).
( -ra e+Wa
(2)
rm est donnee
par
v7P2
la (3)
lorsque p est exprimt en torr. La probabilite P ne devrait pas &re plus grande dans le compteur transform& (c) L’apparition d’impulsions gtantes, suivies d’impulsions parasites, est l’effet dominant lorsque le diametre d’anode est plus grand que 0,20 mm.? D’aprts F~ER et NEUERT’S~” si le nombre d’ions crtts dans les premieres avalanches est sufiant pour former une charge spatiale dont le front contienne plusde2 x lo* ions, il se tree en direction de lacathode un champ effectif qui peut atteindre une valeur double de la valeur statique; ce champ donne lieu k une ionisation d’un ordre de grandeur plus Bevt que normal et A la formation d’impulsions ‘anormalement’ grandes. Si cette representation est correcte, la probabilitt de formation d’impulsions gtantes sera sensiblement pareille dans deux compteurs oh la multiplication gazeuse sera egale, c’est-a-dire qu’en respectant les rtgles de similitude (1) on conservera un comportement equivalent en ce qui concerne ces dtcharges.
k considbrer
p.a = cte.
ni*w 7a -
11 est ntcessaire, pour obtenir un comportement similaire, que la charge dtveloppte dans le compteur transform6 (nous dbignons par un prime les grandeurs transformtes) soit la meme, a des tensions correspondantes, que dans le compteur original. Cette exigeance est satisfaite par l’application des rtgles de similitude de Row et STAUB@), V = cte.; In b/a
(a) Les processus proposes par KORFF et PRESENTLY) ne jouent pas de role, ou tout au plus un role secondaire. (b) La d&integration d’atomes m&stables joue probablement le role preponderant d’argon’“,” lorsque le diamttre de l’anode est plus petit que 020 mm. t La probabilitt P de formation d’une impulsion parasite due P ce phenomtne es@
unilatirale da diam&tre de la cathode
Une telle reduction est compatible avec les regles de ROSSI et STAUB. Elle constitue, si elle est praticable, la solution la plus simple. Les tensions d’anode correspondantes sont
La diminution
A la litterature
du diamttre
de la cathode
t Lorsque le diamttre de cathode la pression totale 100 torr. 541
influence
est de 30 mm et
542
Technical
e
0’
b
Poe
FIG. 1. Variation
I300 du tempsmort
wo
1500
= t, (b’,b)2(‘-%9.
REG!ON
600
DU
PLATEAU
1700
[VOLTS]
t
V:-/$$
en fonction de la tension pour differents rayons b de la cathode.
fortement la longeur du temps mort. A partir de la formule ttablie par WILKINSON@) pour le temps mort, on calcule la relation entre les temps morts t, et t’D correspondant aux tensions respectives I’ et v t’,
notes
n’ayons pas considert tous les effets qui provoquent la fin du plateau. A pression constante, la diminution de tD entraine une augmentation de P; ceci doit limiter l’application de ce proctdt.
(5)
Nous avons report6 dans la Fig. 1 la courbe de temps mort mesurte(4) avec b = 15 mm et 2a = 0,15 mm, ainsi que les courbes calcultes a partir le l’tquation (5) pour les rayons de cathode b = 10; 7,5 et 5 mm. Les points experimentaux reportts pour 6 = 10 mm sont ceux qui ont ttt donnts dans une autre ttude(rO) (compteur I). Bien que le remplissage n’ait pas CtC tout-a-fait le mCme que dans la mesure de reference, ces points ne s’tcartent que peu de la courbe calculte. La region du plateau est marquee par un trait plus tpais. On voit tout de suite que le plateau se prolonge dans le cas b = 10 mm jusqu’a des valeurs de tD sensiblement plus petites que dans le cas b = 15 mm. Ce fait pourrait s’expliquer par la longueur differente des anodes, par la facon arbitraire et non systtmatique dont a CtC fixte la fin du plateau dam les deux etudes et par une difference de pression d’argon d’environ 5 torr. 11 se peut aussi que nous
FICA 2. Facteur fi = b/b’ de reduction du rayon de la cathode en fonction du facteur TV= p’/f~ d’augmentation de la pression.
543
Technical no&s 4. La solution
proposce
Si l’on veut diminuer le diamttre de la cathode, il faut compenser la diminution du temps mort qui en r&s&e par une augmentation de pression du melange gaaeux. Cette augmentation aura pour effet (1) de diminuer r,, (2) de diminuer la mobilitt ionique K, d’oh r&sulte un allongement du temps mort. Le changement de pression doit etre tel que P reste constant. L’expression (2) &ant un peu lourde, nous approximons la condition a remplir en exigeant que ___
tD
=
74 + T+?l
cte. a des tensions correspondantes.
Nous calculons maintenant de quel facteur ,!l = b/b’ on peut reduire le rayon de la cathode, lorsqu’on fait une augmentation du rapport des pressions o( =p’/p. La deuxibme condition de ROSSI et STAUB nous oblige a diminuer le rayon de l’anode dans le rapport inverse de p; nous avons done a/a’ = a. La mobilitt ionique diminue lineairement avec la pression, de sorte que K/K’ = a. Apr&s quelques calculs et en faisant une petite approximation, nous obtenons
Les valeurs de /i sont reporttes en fonction de celles de a dans la Fig. 2. Nous voyons que jusqu’a un diamttre de cathode de 7-8 (j3 -N 4) mm on peut pratiquement diminuer b de facon inversement proportionnelle a p (ligne interrompue). 11 est evident, d’apres ce qui precede, que les temps morts correspondants sont plus courts dans les compteurs ayant le diamttre de cathode le plus petit. L’augmentation de la pente du plateau avec le taux de comptage y sera moins accentute. L’utilisation de petits compteurs devrait done etre favorable lorsque le taux de comptage est tleve. 5. Conclusion La rtalisation de compteurs G-M de faible diametre presente un inter& evident dans un certain nombre d’applications, que ce soit B cause de leur faible encombrement, a cause de leur faible bruit de fonds ou pour leur meilleure caracteristique a des taux de comptage tlevb. Une etude exptrimentale systematique sur des compteurs de differents diamttres devrait d’autre part contribuer a faire la lumiere sur les causes de l’augmentation rapide du taux de comptage a la fin du plateau. Remerciements-Nous
remercions
le
Professeur
HUBER pour l’interet qu’il a port& a cette etude.
0. Ce
travail a ttC subvention& Suisse.
par le Fonds National J. KERN
h-t&d de Physique de I’lJniversiti Fribourg (&n&e) * References
1. KERN J. et HUBER 0. Helv. phys. a&a 33, 27 (1960). 2. ROSSI B. et STAIJB H. Ionization Chambers and Counters, McGraw-Hill (1949). 3. WILKINSON D. H. Phys. Rev. 74, 1417 (1948); Ionization Chambers and Counters, C.U.P. (1950). 4. KERN J. Helv. phys. acta 36, 12 (1963). 5. KORFF S. A. et PRESENTR. D. Phys. Rev. 65, 274 (1944). 6. WISER H. L. et KRUMBEW A. D. Phys. Rev. 98, 303 (1955). 7. ORIENT 0. J. Nucl. Instrum. Meth. 6, 309 (1960). 8. F~NFER E. et NEUERT H. 2. Phys. 128, 530 (1950). 9. NEUERT H. Ann. Phys. 6/S, 341 (1951). 10. KERN J. Nucl. In&urn. Meth. 13, 50 (1961). * Adresse actuelle : Nuclear Research Florida State University, Tallahassee, Fla.
Dept.,
InternationalJournal of Applied Radiation and hotopa. 1964,Vol. 15, pp. 543-544. Pergamon PressLtd. Printed in Northern Ireland
Distribution
of Urease
Activity
in Mice
as Studied by Whole-Animal Autoradiography (Received 30 December 1963)
Introduction STUDIES of the distribution of urease in the body may further our understanding of its biological functions. However, in vivo localization of this enzyme at discrete anatomical sites is difficult. The present study utilized the technique of whole-animal autoradiography(l), with the aid of isotopically labeled substrate, to localize urease activity in mice.
EXpWillleWll Random-bred Swiss albino mice, 22-25 g, were injected intravenously with approximately 200 pugof urea-C’* (10 PC). They were sacrificed 2 or 30 min after injection by quick immersion in a -78°C mixture of acetone and dry ice. The mice were mounted on microtome stages by using a chilled, saturated solution of carboxymethylcellulose. Sagittal
Note
sur la Miniaturisation Compteurs
des
Geiger
(Received 10 January 1964) 1. Introductioll
p-
Nous avons prouvttl) qu’il ttait possible de construire un compteur G-M B coque mttallique et remplissage argon-(IO-13 pour cent) ethanol (pression totale: 100 torr), qui prksente un plateau de pente extremement faible. Les essais, effectues avec des compteurs ayant un diamttre de cathode de 30 mm, ont montrc! qu’il fallait supprimer les effets de bord a I’aide d’tlectrodes de garde, utiliser une anode de diamttre determine et travailler avec un melange assez pur. Dans ces conditions, et avec une irradiation concent&e sur le centre du compteur, la pente rtsiduelle est expliquee exclusivement par la diminution du temps mort. Nous d&irons etudier si ces rbultats peuvent &re Ctendus Ir des compteurs ayant un diametre de cathode different. 2.
Les
effets
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-
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Non seulement la multiplication gazeuse darn la premiere avalanche, mais Cgalement la charge totale par impulsion restent inchangees, comme on peut le voir par l’examen des equations de WILKINSON(~). 11 faut ensuite considerer les processus qui causent la rapide augmentation du taux de comptage B la fin du plateau et qui provoquent une pente du plateau plus importante lorsque les parametres de construction du compteur ne sont pas corrects. Dans une etude rCcente(4), nous avons trouvt que: * Pour les notations, originale ou Ir KERN(~).
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v7P2
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lorsque p est exprimt en torr. La probabilite P ne devrait pas &re plus grande dans le compteur transform& (c) L’apparition d’impulsions gtantes, suivies d’impulsions parasites, est l’effet dominant lorsque le diametre d’anode est plus grand que 0,20 mm.? D’aprts F~ER et NEUERT’S~” si le nombre d’ions crtts dans les premieres avalanches est sufiant pour former une charge spatiale dont le front contienne plusde2 x lo* ions, il se tree en direction de lacathode un champ effectif qui peut atteindre une valeur double de la valeur statique; ce champ donne lieu k une ionisation d’un ordre de grandeur plus Bevt que normal et A la formation d’impulsions ‘anormalement’ grandes. Si cette representation est correcte, la probabilitt de formation d’impulsions gtantes sera sensiblement pareille dans deux compteurs oh la multiplication gazeuse sera egale, c’est-a-dire qu’en respectant les rtgles de similitude (1) on conservera un comportement equivalent en ce qui concerne ces dtcharges.
k considbrer
p.a = cte.
ni*w 7a -
11 est ntcessaire, pour obtenir un comportement similaire, que la charge dtveloppte dans le compteur transform6 (nous dbignons par un prime les grandeurs transformtes) soit la meme, a des tensions correspondantes, que dans le compteur original. Cette exigeance est satisfaite par l’application des rtgles de similitude de Row et STAUB@), V = cte.; In b/a
(a) Les processus proposes par KORFF et PRESENTLY) ne jouent pas de role, ou tout au plus un role secondaire. (b) La d&integration d’atomes m&stables joue probablement le role preponderant d’argon’“,” lorsque le diamttre de l’anode est plus petit que 020 mm. t La probabilitt P de formation d’une impulsion parasite due P ce phenomtne es@
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Une telle reduction est compatible avec les regles de ROSSI et STAUB. Elle constitue, si elle est praticable, la solution la plus simple. Les tensions d’anode correspondantes sont
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du diamttre
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t Lorsque le diamttre de cathode la pression totale 100 torr. 541
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est de 30 mm et
542
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FIG. 1. Variation
I300 du tempsmort
wo
1500
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600
DU
PLATEAU
1700
[VOLTS]
t
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en fonction de la tension pour differents rayons b de la cathode.
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(5)
Nous avons report6 dans la Fig. 1 la courbe de temps mort mesurte(4) avec b = 15 mm et 2a = 0,15 mm, ainsi que les courbes calcultes a partir le l’tquation (5) pour les rayons de cathode b = 10; 7,5 et 5 mm. Les points experimentaux reportts pour 6 = 10 mm sont ceux qui ont ttt donnts dans une autre ttude(rO) (compteur I). Bien que le remplissage n’ait pas CtC tout-a-fait le mCme que dans la mesure de reference, ces points ne s’tcartent que peu de la courbe calculte. La region du plateau est marquee par un trait plus tpais. On voit tout de suite que le plateau se prolonge dans le cas b = 10 mm jusqu’a des valeurs de tD sensiblement plus petites que dans le cas b = 15 mm. Ce fait pourrait s’expliquer par la longueur differente des anodes, par la facon arbitraire et non systtmatique dont a CtC fixte la fin du plateau dam les deux etudes et par une difference de pression d’argon d’environ 5 torr. 11 se peut aussi que nous
FICA 2. Facteur fi = b/b’ de reduction du rayon de la cathode en fonction du facteur TV= p’/f~ d’augmentation de la pression.
543
Technical no&s 4. La solution
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Si l’on veut diminuer le diamttre de la cathode, il faut compenser la diminution du temps mort qui en r&s&e par une augmentation de pression du melange gaaeux. Cette augmentation aura pour effet (1) de diminuer r,, (2) de diminuer la mobilitt ionique K, d’oh r&sulte un allongement du temps mort. Le changement de pression doit etre tel que P reste constant. L’expression (2) &ant un peu lourde, nous approximons la condition a remplir en exigeant que ___
tD
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74 + T+?l
cte. a des tensions correspondantes.
Nous calculons maintenant de quel facteur ,!l = b/b’ on peut reduire le rayon de la cathode, lorsqu’on fait une augmentation du rapport des pressions o( =p’/p. La deuxibme condition de ROSSI et STAUB nous oblige a diminuer le rayon de l’anode dans le rapport inverse de p; nous avons done a/a’ = a. La mobilitt ionique diminue lineairement avec la pression, de sorte que K/K’ = a. Apr&s quelques calculs et en faisant une petite approximation, nous obtenons
Les valeurs de /i sont reporttes en fonction de celles de a dans la Fig. 2. Nous voyons que jusqu’a un diamttre de cathode de 7-8 (j3 -N 4) mm on peut pratiquement diminuer b de facon inversement proportionnelle a p (ligne interrompue). 11 est evident, d’apres ce qui precede, que les temps morts correspondants sont plus courts dans les compteurs ayant le diamttre de cathode le plus petit. L’augmentation de la pente du plateau avec le taux de comptage y sera moins accentute. L’utilisation de petits compteurs devrait done etre favorable lorsque le taux de comptage est tleve. 5. Conclusion La rtalisation de compteurs G-M de faible diametre presente un inter& evident dans un certain nombre d’applications, que ce soit B cause de leur faible encombrement, a cause de leur faible bruit de fonds ou pour leur meilleure caracteristique a des taux de comptage tlevb. Une etude exptrimentale systematique sur des compteurs de differents diamttres devrait d’autre part contribuer a faire la lumiere sur les causes de l’augmentation rapide du taux de comptage a la fin du plateau. Remerciements-Nous
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par le Fonds National J. KERN
h-t&d de Physique de I’lJniversiti Fribourg (&n&e) * References
1. KERN J. et HUBER 0. Helv. phys. a&a 33, 27 (1960). 2. ROSSI B. et STAIJB H. Ionization Chambers and Counters, McGraw-Hill (1949). 3. WILKINSON D. H. Phys. Rev. 74, 1417 (1948); Ionization Chambers and Counters, C.U.P. (1950). 4. KERN J. Helv. phys. acta 36, 12 (1963). 5. KORFF S. A. et PRESENTR. D. Phys. Rev. 65, 274 (1944). 6. WISER H. L. et KRUMBEW A. D. Phys. Rev. 98, 303 (1955). 7. ORIENT 0. J. Nucl. Instrum. Meth. 6, 309 (1960). 8. F~NFER E. et NEUERT H. 2. Phys. 128, 530 (1950). 9. NEUERT H. Ann. Phys. 6/S, 341 (1951). 10. KERN J. Nucl. In&urn. Meth. 13, 50 (1961). * Adresse actuelle : Nuclear Research Florida State University, Tallahassee, Fla.
Dept.,
InternationalJournal of Applied Radiation and hotopa. 1964,Vol. 15, pp. 543-544. Pergamon PressLtd. Printed in Northern Ireland
Distribution
of Urease
Activity
in Mice
as Studied by Whole-Animal Autoradiography (Received 30 December 1963)
Introduction STUDIES of the distribution of urease in the body may further our understanding of its biological functions. However, in vivo localization of this enzyme at discrete anatomical sites is difficult. The present study utilized the technique of whole-animal autoradiography(l), with the aid of isotopically labeled substrate, to localize urease activity in mice.
EXpWillleWll Random-bred Swiss albino mice, 22-25 g, were injected intravenously with approximately 200 pugof urea-C’* (10 PC). They were sacrificed 2 or 30 min after injection by quick immersion in a -78°C mixture of acetone and dry ice. The mice were mounted on microtome stages by using a chilled, saturated solution of carboxymethylcellulose. Sagittal