CHAPITRE V
Dispositif d'enregistrement de la teneur en radon.
29. Principe. — L'air dont on veut étudier la teneur en radon est parfaitement desséché et filtré. On l'envoie de façon continue dans un grand récipient métallique cylindrique par
étectromètre
filtre électrique Æadrum ABC tons
3 Du air exterieur
éau et poussières
Fig. 10. — Schéma de montage pour l’enregistrement continu de la teneur en radon.
une ouverture inférieure munie d’un déflecteur (fig. 10) à une vitesse telle que le radon qu'il contient ait eu le temps de se
mettre en équilibre avec les dépôts ABC (1), avant d’avoir été expulsé du récipient par l'ouverture supérieure. Cette vitesse est donc telle que l’air du récipient n’est entièrement renouvelé qu’en un temps + de 3 heures environ.
Un dispositif électrométrique particulier permet de mesurer et d'enregistrer l'intensité du courant voisin de la saturation à l'intérieur du récipient (35), (38); cette intensité renseigne sur la teneur en radon de l’air étudié.
L'air qu’on envoie dans le récipient est puisé soit à l'extérieur, soit sous la couche de neige. Ii est donc toujours plus froid que l’air du laboratoire, en sorte que les tranches d’air successives se propagent de bas en haut dans le récipient sans se mélanger. Cet effet est encore favorisé par la faible vitesse de l’air et l’action des déflecteurs.
30. Interprétation. — L'interprétation exacte de la courbe d'enregistrement obtenue avec ce dispositif serait très délicate. Mais elle peut se faire avec une approximation très satisfaisante, aux conditions suivantes :
a) On néglige les perturbations apportées par les variations de température et de pression à l’intérieur du vase, perturbations qui sont d’ailleurs faibles (VIIT, 48 b).
b) L'air passe dans le récipient à vitesse constante V. Les tranches d'air successives se propagent, comme je l'ai dit (29) sans turbulence.
c) L'air admis dans le récipient est rigoureusement exempt d’eau, de poussières, d'ions gros et petits, et des dépôts ABC (34).
d) Les calculs (31) ne seront valables que lorsque les teneurs E en radon de l’air admis dans le récipient pourront être considérés comme constantes pendant plus d’une heure.
(!) Radiums A, B et C dus à la désintégration spontanée du radium,.
[L'intensité d’ionisation a atteint alors 90 0/0 de l'intensité limite obtenue en 3 heures (20)].
e) La production des dépôts ABC à partir du radon admis dans le récipient se fait suivant une loi exponentielle simple de période :
T — # 30 minutes.
f) L'évolution propre du radon, T — 3,85 jours pendant toute la durée
vitesse V
Ê S désonmpassarendans. le#récrpiente ft." 11l, 3 heures environ, est négligeable.
La condition e) n’est pas rigoureuse :
il faudrait en effet faire intervenir les lois de transformation des trois corps arr
ABC, et leur coefficient respectif de
pouvoir ionisant, fonction de la forme Fig. 11. — Propaga-
et du volume du récipient, et dela pres- 3 des tranches
sion d'air. d’air dans le réci-
Ceci posé, soit di, et di, les intensi- Pient d’ionisation
: : AE : de l'appareil enretés partielles élémentaires dues au
gistreur. radon seul, et à ses dépôts ABC con-
tenus dans la tranche d'air S dx (fig. 11); c, et c, leur coefficient de pouvoir ionisant respectif; dl l'intensité totale élémentaire ; on a :
di. — SE dx c,
di, =SE dx, (1—e M)
dit di + di, .…
mais on a : (b)
de sorte que :
+ =SEV IE, Fever ")] (1)
Cette formule donne la pente :
a Frérdt de la tangente à la courbe d’enregistrement de l'intensité d’ionisation en fonction du temps.
31. Cas particuliers. — a) On admet sans transition de l'air de teneur constante E dans le récipient où l’intensité d’ionisation a été préalablement stabilisée avec de l'air pur. La formule (1) devient, pour {— 0 et { — 3 heures :
Di SENCE rat pe = SE (CEE)
Le rapport de ces deux pentes permet d'évaluer le rapport des coefficients c, et c, :
b) Inversement l'intensité d’ionisation étant préalablement stabilisée avec de l’air de teneur homogène E', on admet sans transition de l’air pur dans le récipient. La formule (1) devient :
p=SEV (ce, + c) (I)
la pente p est donc constante. Dans la réalité, il n’en est pas tout à fait ainsi, mais le résultat final n’est pas changé.
En effet, seule une fraction des dépôts ABC appartenant
à la tranche d'air, est expulsée avec elle. Le reste conservé par fixation sur les parois du récipient, se détruit spontanément, suivant une loi exponentielle simple de période T # 30 minutes. On peut écrire :
a At
—SEV (ei +02) 2SEV ee ="
de sorte que l'on a, pour {— 0 et { —3 heures :
p, = — SEV (c, + e,—) p. = — SE'V (c, C,)
fi
La pente p, est précisément la même que la pente p calculée précédemment.
La formule (11) permet d'évaluer le temps de renouvellement + (29) de l'air dans le récipient. On a en effet :
= —-p (LI) ou I représente l'intensité d’ionisation stabilisée, lorsque
l'air du récipient a une teneur homogène E.
Le rapport des deux pentes p, et p, permet d'évaluer la
fraction A
32. Cas général. — On admet, toujours sans transition, de l'air de teneur E dans le récipient où l'intensité d’ionisation a été préalablement stabilisée avec de l’air de teneur E’. La formule (1) devient :
= SEV [es + ce (1 — M )] SE (0, + 0) qui donne pour { — 3 heures :
Pa = Pi: + P,
33. Remarques. — a) Lorsqu'on emplitle récipient avec de l'air de teneur en radon connue, parexemple’en utilisant un barboteur à solution radifère (VIII, 49), l'intensité d’ionisation stabilisée a précisément pour expression :
[= 7 Parent P, ‘de sorte que + étant connu par la formule (III), on peut déduire les pentes p, qui correspondent à la teneur en radon connue.
b) Tous les calculs indiqués précédemment sont valables
pour les courbes expérimentales, chaque fois que celles-ci
34 IIUBERT GARRIGUE
présentent une portion régulière sur une étendue de 1 heure et plus (30 d.). Ce n’est qu'’exceptionnellement qu'il peut y avoir une variation lente de la teneur en radon de l’air admis dans le récipient : dans ce cas, les courbes enregistrées présenteront des pentes très différentes des valeurs calculées précédemment, et il sera facile de les éliminer de l’interprétation.
Enfin, si la teneur en radon devienttrès variable, les courbes enregistrées seront accidentées. Leur interprétation sera difficile sinon impossible.
34. Réalisation : filtrage et admission d’air. — Une turbine électrique fait passer à faible vitesse l’air aspiré par le trou S ou la cheminée A (figure 2)(4) du laboratoire, dans un filtre desséchant, dans un filtre électrique fixant les ions et les dépôts actifs (figure 10 et 12), et, en dernier lieu, dans le
‘Coton idesséchant
Fig. 12. — Filtre pour l’eau et les poussières.
récipient de mesures. L'air est évacué par une cheminée munie d’un moulinet m (figure 10) pivoté sur saphir, permettant de contrôler la vitesse de passage de l’air.
a) Filtre desséchant : cylindre de fer de r litre. Composition du desséchant :
L 2 CaCP, Ca, Na, en parties égales (figure 12).
b) Filtre électrique : condensateur cylindrique, longueur 200 mm., diamètre extérieur 100 mm. L'air à épurer passe entre les armatures [figure 10). Le champ entre celles-ci est d'environ 300 v./em. 3
c) Récipient cylindrique de mesures : en laiton, volume
Thèse GARRIGUE PLaNoE II
Li) LOT LI
ste
; Photographie Ill Batterie de 800 volts. Tableau de groupement et tableau de charge.
Photographie IV Installation d'enregistrement de la teneur en radon, les doubles repères situent le récipient d’ionisation (à droite) et le pendule conique (à gauche).
Masson Er Cie, EDITEURS
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Le
22,68 litres. Surface intérieure des parois : 4 200 cm?. Porté au potentiel constant de 240 v. (accumulateurs).
Il est muni, suivant son axe, d’une tige métallique supportée par un canon d’ambre véritable, traversant la paroi du récipient dans le tube de garde G (figure 10). Cette tige est reliée à l’une des deux paires de cadrans d’un électromètre à miroir, que l’on peut isoler périodiquement, par l’artifice d’un mouvement d'horlogerie à pendule conique, pendant un temps constant 0. L’élongation maxima atteinte par l'équipage mobile — aiguille et miroir — de l’électromètre est enregistrée photographiquement.
Elle représente à un facteur près, l'intensité d’ionisation de l'air contenu dans le récipient.
35. Réalisation : enregistrement (photographie IV). — Mieux qu’une description nécessairement touffue, je me suis borné à tracer un croquis d'ensemble très détaillé (figure 13). J'attirerai seulement l’attention sur les points suivants.
Les contacts commandés par le mouvement d’horlogerie continu à pendule conique, en platine sur platine, doivent être exécutés avec un très grand soin. C’est d'eux que dépend la précision de l'enregistrement.
Le contact de gauche (fig. 13) isole le cadran périodiquement toutes les go secondes, pendant un temps constant O0 — 22,60 secondes. Le contact de droite, dont la durée de fermeture ne doit pas excéder 0,2 seconde, donne un « éclat » dans la lampe L, qui doit s'enregistrer photographiquement par une petite tâche encadrant exactement le point calminant de la course du spot.
L’enregistreur photographique porte une feuille sensible de 170 X 300 mm. enroulée sur un cylindre faisant un tour en 4 jours. Le spot lumineux (image d’un filament rectiligne L) est concentré en un point par une lentille cylindri-
que (*) à grande ouverture relative.
(:) Cette lentille cylindæque est constituée par un tube de verre choisi, plein de glycérine et scellé à la lampe.
Enfin, l’ensemble est complété par une pendule à contacts et une petite lampe L', permettant de tracer sur la feuille sensible des repères horaires (figure 14 a, b : courbes typi-
ques).
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a) Etant donné un appareil à feuille d’or déjà étalonné en
de la teneur en radon,
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curie (IX, 50-55 a), il suffit de mesurer avec celui-ci lateneur en radon de l'air admis dans le dispositif enregistreur, lorsque ce dernier indique un maximum stable de l'intensité d'ionisation. On peut alors établir la correspondance entre les échelles de l'appareil à feuille d’or et du dispositif enregistreur (voir tableau XII, chapitre IX).
b) Etant donné un barboteur à solution radifère étalon (VII, 47, 48, 49), il suffit de disposer celui-ci, dans les conditions normales d'emploi, sur la tubulure d'entrée d’air, avant le tube desséchant et la turbine électrique (34), de faire
électromètre
Fig. 15. — Dispositif d'étalonnage de l’appareil enregistreur.
tourner cette dernière, et d'enregistrer l'intensité d'ionisation (fig. 15), dont la valeur maximum est obtenue lorsque tout le radon du barboteur est passé dans le récipient et s’y est équilibré.
Les moyennes des résultats obtenus par ces deux procédés sont très voisines : |
élongation enregistrée, | 6o à 63,r0-!* curie par litre, réglage N de la sensibi- ; — 4 aux conditions normales localité (37 a) : 125 mm. les.
