Chambre à étincelles

 

Description du fonctionnement

Une grande part de la radioactivité naturelle ambiante est due aux rayons cosmiques, qui viennent de l’espace, et qui sont en majorité des noyaux atomiques: hydrogène (proton), hélium, carbone, oxygène, etc.., animés d’une très grande vitesse.

Lors de leur pénétration dans l'atmosphère, les particules cosmiques vont entrer en collision violente avec les molécules du gaz atmosphérique et produire ce qu'on appelle des "gerbes" de particules. Certaines de ces particules, principalement des muons et des électrons, arrivent jusqu’au sol, et peuvent être détectées.

La "Chambre à Etincelles " est un dispositif qui permet de se rendre compte de l’existence de ces particules, du moins de celles qui portent une charge électrique. Cet appareillage les détecte et permet la visualisation de leur passage grâce à des étincelles produites le long de leur chemin.

Dans la chambre à étincelles des feuilles métalliques conductrices sont placées parallèlement dans une enceinte remplie d’un mélange de gaz nobles, néon et hélium en général. Une plaque sur deux est mise à haute tension.

Lorsqu’une particule chargée traverse la chambre, elle heurte les atomes de gaz et leur arrache des électrons : elle « ionise » le gaz. Des étincelles éclatent alors le long de la trajectoire suivie par la particule, le gaz étant devenu momentanément conducteur à cet endroit.

Ce type de détecteur a été utilisé dans les années soixante, Maintenant, les chambres à étincelles sont utilisées à des fins pédagogiques

PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT

  1. Bullet La lumière de chaque plaque de scintillateur est convertie en signal électrique ; les deux signaux électriques arrivent pratiquement au même moment. Cette coïncidence est détectée par un petit circuit électronique qui produit une impulsion très rapide de 6-8 kV transmise à chaque électrode. La plaque centrale descend brutalement à -8000 V il y a disruption dans l’hélium, et des étincelles peuvent se développer là où le gaz a été ionisé par le passage de la particule chargée.

  2. Bullet Les étincelles sont alignées le long de la trace et visualisent la trajectoire de la particule, en léger différé.

  3. Bullet Après le passage d’un muon, la chambre ne peut fonctionner (temps mort) le temps nécessaire à la recharge de la capacité du circuit RC.

  1. Bullet Le volume de la chambre est divisé en plusieurs modules. Chaque module est constitué de 2 plaques parallèles portées à la masse, une plaque au centre reliée à un générateur de haute tension. L’ensemble est rempli d’Hélium.

  2. Bullet En haut et en bas de la chambre, sont disposées 2 plaques de plastique scintillant.

  3. Bullet Lorsqu’une particule chargée, le plus souvent un muon, traverse l’ensemble du dispositif, il ionise le gaz contenu dans la chambre, et provoque l’émission de lumière dans les scintillateurs.

Principe de la chambre à étincelles (schéma électrique)