Mode d`emploi 554800

Mode d`emploi 554800
08/14-W2k-Hund
Mode d’emploi 554800
Appareil à rayons X (554 800)
Appareil à rayons X, Mo, complet (554 801)
Radioprotection, mesures administratives
Avant la première mise en service de l’appareil à rayons X, il
est absolument indispensable de s’assurer que la mise en
service prévue est autorisée par les autorités responsables et
qu’elle a été signalée en bonne et due forme. Elle doit répondre
aux lois, décrets et prescriptions en vigueur dans votre pays.
Veuillez vous renseigner auprès des autorités compétentes de
votre pays pour ce qui est de l’emploi d’un appareil à rayons X.
Il n’est possible d’enclencher la haute tension du tube et donc
de générer un rayonnement X que lorsque les circuits de sécurité sont fermés correctement. Deux circuits de sécurité autonomes surveillent les portes coulissantes en verre au plomb.
La haute tension maximale du tube et le courant d’émission
maximal sont eux aussi intégrés à un circuit de sécurité.
Le taux de dose ionique à 10 cm de la surface accessible est
inférieur à 1 Sv/h pour des conditions de service maximales et
à ne pas dépasser avec U = 37 kV et I = 1,2 mA.
L’appareil à rayons X respecte ainsi les consignes relatives à la
construction d’un appareillage à rayons X pour l’enseignement
et d’un appareil à protection totale et est homologué en tant
que tel (d’après le règlement allemand sur les rayonnements X).
Avec l’appareil à rayons X, seules les deux portes coulissantes
en verre au plomb situées sur la face avant peuvent être ouvertes. En cas d’ouverture du fond ou des tôles latérales (verrouillés par des vis de sécurité), l’homologation expire et il faut
alors immédiatement cesser de se servir de l’appareil à rayons
X. L’autorisation d’utilisation expire aussi pour toute manipulation, réparation, etc. effectuée sur l’appareil à rayons X ne
concernant pas la réalisation des expériences dans la salle de
travaux pratiques. Les réparations ne doivent être prises en
charge que par le fabricant LD Didactic GmbH. Les seules
exceptions sont le changement du tube à rayons X et
d’éventuels ajustages en hauteur à l’aide de vis, possibles
grâce à des trous réalisés par le constructeur dans la tôle de
fond de l’appareil.
Pour l’utilisation en Allemagne de l’appareillage à rayons X, le
formulaire ci-joint doit être rempli et régulièrement mis à jour.
Remarques de sécurité
Un rayonnement ionisant avec un taux de dose dans le
cône rayonnant du tube à rayons X de plus de 10 Sv/h peut
être généré dans l’appareil à rayons X. Même pour des
temps d’exposition de courte durée, ce taux de dose risque
déjà d’endommager un tissu vivant. Grâce aux mesures de
protection et de blindage incorporées par le constructeur, le
taux de dose hors de l’appareil est réduit à moins de
1 Sv/h, une valeur d’un ordre de grandeur correspondant à
la dose d’irradiation naturelle. A cause de l’important taux
de dose à l’intérieur de l’appareil à rayons X, celui-ci doit
être manipulé avec soin par l’utilisateur.
L’appareil à rayons X répond aux normes de sécurité pour
les appareils de mesure, de commande, de régulation et de
ère
laboratoire DIN EN 61010 1 partie et est construit selon la
classe de protection I. Il est prévu pour une utilisation dans
des locaux secs, appropriés pour les dispositifs ou les installations électriques (jusqu’à 2000 m d’altitude au-dessus
du niveau de la mer). Un fonctionnement sans danger de
l’appareil à rayons X est garanti pour un emploi conforme
aux prescriptions.
 Tenir l’appareil à rayons X à l’abri des personnes non
autorisées.
 Avant la première mise en service, s’assurer que la valeur imprimée de la tension secteur sur la plaque signalétique (au dos du boîtier) coïncide bien avec la valeur
du réseau local.
 Avant chaque mise en service, vérifier le bon état du
boîtier ainsi que des éléments de commande et
d’affichage de l’appareil à rayons X, notamment des
portes coulissantes en verre au plomb ainsi que du cylindre en verre au plomb autour du tube à rayons X.
 S’assurer avant chaque mise en service que le câble de
l’anode est bien enfiché dans le refroidisseur de
l’appareil à rayons X.
Si une erreur ou un défaut quelconque venait à se manifester, il faut alors immédiatement arrêter de se servir de
l’appareil à rayons X. Immédiatement en informer
l’agence ou le représentant régional de la société LD Didactic.
 Ne pas mettre d’animaux vivants dans l’appareil à
rayons X.
Eviter une surchauffe de l’anode dans le tube à rayons X :
 A la mise en service de l’appareil à rayons X, vérifier si le
ventilateur dans la partie tube fonctionne.
Mode d’emploi 554800
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Table des matières
1
Vue d'ensemble
3
10 Changement de fusible
11
2
Description
3
11 Utilisation et procédure expérimentale
11
a) Mise en service de l’appareil à rayons X
b) Choisir les paramètres de mesure
c) Positionner manuellement
les bras du goniomètre
d) Expériences avec l’écran luminescent
e) Mode de service « Photominuterie »
f) Mode de service « Balayage automatique »
g) Mode de service « Balayage manuel »
h) « Réflexion de Bragg » pour le cristal de NaCl
11
11
3
Fournitures
4
a) Appareil à rayons X (554 800)
b) Appareil à rayons X,
Mo, complet (554 801)
4
4
Caractéristiques techniques
4
5
Mise en service et transport
5
6
Test de fonctionnement des circuits
de sécurité
5
7
Composants
5
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
i)
k)
Zone de connexion au réseau
Zone de commande
Zone de connexion
Partie tube
Partie expérimentation
Ecran luminescent
Canal vide
Verrouillage
Pieds
Poignées de transport
5
5
7
8
8
9
9
9
9
9
8
Saisie et exploitation des données
de mesure
a)
b)
c)
d)
4
10
Mesure du taux
Sortie des données pendant un balayage
Sortie des données après un balayage
Acquisition des données
avec le programme « Appareil à rayons X »
e) Acquisition des données
avec d’autres programmes
10
10
10
9
11
Entretien et maintenance
a) Rangement
b) Nettoyage
10
10
11
11
11
12
12
12
12
12
Mode d’emploi 554800
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1
Vue d'ensemble
a
Zone de connexion au
réseau
b Zone de commande
c
Zone de connexion
2
Description
d Partie tube
(avec tube à rayons X)
f
e
h Verrouillage
Partie expérimentation
(ici, avec goniomètre)
L’appareil à rayons X est un appareil complet commandé par
microprocesseur pour la réalisation de nombreuses expériences étudiées en physique et dans d’autres disciplines du
domaine des sciences expérimentales. Des expériences miphysique, mi-médecine sont celles sur la radioscopie de divers
objets et leur observation sur un écran luminescent ou un film
pour rayons X et celles sur l’ionisation et la dosimétrie. En
physique, les expériences vont de la physique nucléaire à la
physique du solide.
Tous les paramètres peuvent se régler manuellement sur
l’appareil à rayons X ; ils sont ensuite visualisés sur un affichage numérique. Les deux bras du goniomètre à double circuit (inclus au matériel livré avec 554 801) peuvent se déplacer
séparément ou avec un couplage 2:1 manuellement ou automatiquement. En l’occurrence, c’est généralement un tube
compteur de Geiger-Müller que l’on fait pivoter et tourner
comme « capteur (sensor) » sur le bras de capteur et un cristal,
un diffuseur ou un absorbeur comme « cible (target) » sur le
bras de cible. Il y a en outre un indicateur de valeur moyenne
pour tube compteur de Geiger-Müller d’intégré. L’appareil à
rayons X peut par conséquent fonctionner au choix comme
appareil « en poste unique », avec un ordinateur raccordé par
l’intermédiaire du port USB ou avec un enregistreur XY connecté.
Ecran luminescent
g Canal vide
i
Pieds
k
Poignées de transport
L’appareil à rayons X permet de réaliser chacune des expériences suivantes :

Radioexposition et radiographie

Ionisation et dosimétrie

Atténuation des rayons X en fonction du matériau et de
l’épaisseur

Spectre continu et raies caractéristiques, étude de la
source de rayons X

Structure fine et modèle des couches de l’atome

Absorption en fonction de l’énergie et arêtes K

Loi de Moseley et détermination de la fréquence de Rydberg

Effet Compton

Duane-Hunt (détermination de la constante de Planck h
d’après la longueur d’onde)

Réflexion de Bragg pour la détermination de l’écartement
des plans réticulaires sur différents cristaux

Diagrammes de Laue et Debye-Scherrer pour des études
de la structure cristalline

Radiodiffractométrie sur des films métalliques polycristallins
et des échantillons de poudre, texture

Spectroscopie à rayons X avec le détecteur d’énergie de
rayonnement (559 938)
Mode d’emploi 554800
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Fournitures
a) Appareil à rayons X (554 800)
1 appareil de base à rayons X
2 certificats de qualité
pour le tube et l’appareil à rayons X
/*/
2 copies de l’homologation
/*/
1 mode d’emploi 554 800
1 CD-ROM « Appareil à rayons X »
1 câble USB
1 collimateur
1 plaque de protection
1 housse de protection contre la poussière
1 clé pour vis à six pans creux de 4 mm
b) Appareil à rayons X, Mo, complet (554 801)
1 appareil de base à rayons X
1 tube à rayons X Mo (554 82)
1 goniomètre (554 831)
1 monocristal de NaCl (554 78)
2 certificats de qualité
pour le tube et l’appareil à rayons X
/*/
2 copies de l’homologation
/*/
1 mode d’emploi 554 800
1 mode d’emploi 554 861
1 mode d’emploi 554 831
1 CD-ROM « Appareil à rayons X »
1 câble USB
1 collimateur
1 filtre en zircon
1 plaque de protection
1 housse de protection contre la poussière
1 clé pour vis à six pans creux de 4 mm
/*/ nécessaire en Allemagne
l’équipement à rayons X
4
pour
la
déclaration
de
Caractéristiques techniques
Appareillage à rayons X pour l’enseignement et
appareil à protection totale avec homologation BfS 05/07
V/Sch RöV (permet l’utilisation avec les tubes interchangeables au Fe, Cu, Mo, Ag, W, Au)
Taux de dose ionique à une distance de 10 cm : < 1µSv/h
Respectivement deux circuits de sécurité indépendants et
surveillés pour les portes, la haute tension et le courant du
tube (conformément aux exigences pour les essais de type
PTB 2005)
Verrouillage automatique de la porte : l’ouverture est seulement
possible lorsque plus aucun rayonnement X n’est généré
(conformément aux exigences pour les essais de type PTB
2005)
Haute tension du tube : 0,0 ... 35,0 kV
(tension continue régulée)
Courant du tube : 0,0 ... 1,0 mA (courant continu réglé de
manière indépendante)
Tube à rayons X visible avec anode en molybdène pour un
rayonnement caractéristique à ondes courtes :
K= 17,4 keV (71,1 pm), K= 19,6 keV (63,1 pm)
Ecran luminescent pour les expériences de radioexposition :
d = 15 cm
Indicateur de valeur moyenne intégré :
taux de comptage interne maximal : 65535 /s
taux de comptage affichable maximal : 9999 /s
alimentation en tension
pour le tube compteur de Geiger-Müller : 500 V fixe
temps de porte pour l’indicateur de valeur moyenne :
0,1 ... 9999 s
Haut-parleur : connectable pour le suivi acoustique du taux de
comptage
Deux affichages à 4 digits (25 mm de haut) pour
la haute tension du tube, le courant anodique, le taux de
comptage, les angles du capteur et de la cible, le domaine
de balayage, le pas de progression de l’angle ou le temps
de mesure par pas angulaire
Goniomètre (554 831) commandé par moteur pas à pas
Modes de service :
réglage manuel et balayage automatique pour le
capteur seul, la cible seule, couplage 2:1
Plage angulaire : illimitée (de 0° à 360°) pour la cible,
de –10° à 170° pour le capteur
Résolution angulaire de la commande du goniomètre : 0,1°
Traversées dans la partie expérimentation :
Câble coaxial haute tension
Câble coaxial BNC
Canal vide pour tuyaux, câbles etc.
Sorties :
Sortie analogique ANGLE proportionnelle à l’angle de balayage avec 5 V / max. angle pour  0° (précision: ±3%)
Sortie analogique RATE proportionnelle au taux de comp-1
tage avec 5 V / 10000 /s pour   0° (précision: ±3%)
Port USB pour le branchement du PC pour l’acquisition des
données et la commande de l’expérience
Pilotes LabVIEW et MATLAB pour Windows disponibles gratuitement sous http://www.ld-didactic.com pour ses propres
mesures et commandes
Tension d’alimentation secteur :
voir plaque signalétique au dos du boîtier
Consommation: 120 VA
Fusible: voir la plaque du fusible au dos du boîtier
Dimensions: 67 cm  48 cm  35 cm
Masse : 41 kg
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Mise en service et transport
L’appareil à rayons X doit être manipulé particulièrement soigneusement par l’utilisateur :
- Immédiatement après avoir déballé l’appareil à rayons X, il
faut s’assurer qu’il n’a subi aucun dommage occasionné lors
du transport et qu’il ne manque aucun élément (voir paragraphe 3).
Si des dommages venaient à être constatés sur l’appareil à
rayons X malgré les emballages spécialement adaptés au
transport, il est alors interdit de mettre l’appareil en service.
En informer l’agence ou le représentant régional de la société LD Didactic GmbH .
L’appareil à rayons X ne doit être transporté que dans son
emballage d’origine et sur palette:
- Il est donc conseillé de conserver l’emballage d’origine utilisé pour le transport.
- Démonter le collimateur et l’emballer à part.
- Si besoin est, bien visser le goniomètre.
6
b) Zone de commande :
La commande de l’appareil à rayons X est assurée par plusieurs boutons-poussoirs pour la sélection des paramètres et
du mode de service, par un bouton tournant pour le réglage de
la valeur souhaitée pour le paramètre choisi et par une zone
d’affichage dans laquelle est indiquée la valeur réglée. Une
LED signalant la sélection considérée est assignée à chaque
bouton-poussoir.
Suivant l’état de service de l’appareil à rayons X, certains boutons-poussoirs ne peuvent pas être activés. Certains d’entre
eux n’ont en effet aucune fonction, notamment lorsque le goniomètre (554 831) n’est pas branché.
Test de fonctionnement des circuits de sécurité
Conformément aux exigences à satisfaire pour les essais de
type PTB 2005, l’appareil à rayons X doit automatiquement
vérifier le bon fonctionnement des circuits de sécurité à chaque
enclenchement de la haute tension et enclencher celle-ci
seulement après que cette vérification ait été menée à bien.
Les portes étant fermées, le contrôle est réalisé
automatiquement après avoir appuyé sur les boutonspoussoirs SCAN ON/OFF ou HV ON/OFF. L’indication
« SAFE » apparaît sur l’affichage durant le contrôle. La fin du
contrôle est signalée par la mention « OK ».
Lorsque la porte est ouverte, le test du fonctionnement et donc
l’enclenchement de la haute tension ne sont pas possibles, la
zone d’affichage supérieure clignote.
7
Composants
a) Zone de connexion au réseau :
a1
a2
a3
Douille de raccordement au réseau
Porte-fusible
Interrupteur secteur
b1
b2
b3
b4
b5
b6
Zone d’affichage
Bouton de réglage tournant
Bouton-poussoir pour le choix des paramètres
Bouton-poussoir pour le choix du mode de balayage
Bouton-poussoir de commande
Voyant témoin de la haute tension
b1) Zone d’affichage :
Zone d’affichage supérieure :
indique le taux de comptage en cours
Zone d’affichage inférieure :
indique la grandeur sélectionnée avec un bouton-poussoir
(hauteur des chiffres : 25 mm,
unité de mesure : matrice de points des LED)
Dans le mode de balayage « Coupled », la position angulaire
de la cible est affichée dans la zone d’affichage inférieure tandis que le taux de comptage et la position angulaire du capteur
sont affichés en alternance dans la zone d’affichage supérieure
par appuis répétés sur le bouton-poussoir COUPLED.
b2) Bouton de réglage ADJUST :
permet de régler les valeurs souhaitées.
Le bouton de réglage pas à pas peut se tourner dans les deux
sens ; il fait preuve d’un comportement dynamique, c.-à-d.
qu’en cas de rotation rapide, le pas de progression est plus
grand que pour une rotation lente. Les valeurs sont prises en
compte après avoir appuyé sur un bouton-poussoir.
Mode d’emploi 554800
b3) Boutons-poussoirs pour le choix des paramètres :
Bouton-poussoir U :
active l’affichage et le réglage de la haute tension du tube U.
Plage de valeurs : 0,0-35,0 kV
Pas de progression : 0,1 kV
Préréglage :
5,0 kV
La valeur réglée est affichée, que la haute tension du tube soit
appliquée ou non (voir bouton-poussoir SCAN et HV ON/OFF).
Bouton-poussoir I :
active l’affichage et le réglage du courant I d’émission.
Plage de valeurs : 0,00-1,00 mA
Pas de progression : 0,01 mA
Préréglage :
0,00 mA
La valeur réglée est affichée, que le courant d’émission circule
ou non.
Bouton-poussoir t :
active l’affichage et le réglage du temps de mesure (par pas
angulaire) t.
Plage de valeurs : 1-9999 s
Pas de progression : 1 s
Préréglage :
1s
Bouton-poussoir  :
le goniomètre (554 831) étant intégré, active l’affichage et le
réglage du pas de progression angulaire pour le mode de
service « balayage automatique ».
Plage de valeurs : 0,0°-20,0°
Pas de progression : 0,1°
Préréglage :
0,1°
Le réglage  = 0,0° occasionne la désactivation du mode de
service « balayage automatique » et l’activation du mode de
service « Photominuterie ».
Bouton-poussoir  LIMITS :
le goniomètre (554 831) étant intégré, active l’affichage et le
réglage des limites angulaires supérieure et inférieure pour le
mode de service « balayage automatique ». Si la limite
supérieure est choisie plus petite que la limite inférieure,
aucune mesure ne pourra être lancée. L’affichage clignote
jusqu’à ce que cet état soit modifié.
Après un premier appui sur ce bouton-poussoir, le symbole
apparaît sur la zone d’affichage. Il est maintenant possible de
régler la limite angulaire inférieure.
Après un second appui, c’est le symbole
qui apparaît. Il est
maintenant possible de régler la limite angulaire supérieure.
Le symbole
dans la zone d’affichage signale le réglage de
= 0,0°. Le mode de service « balayage automatique » est
désactivé.
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b4) Boutons-poussoirs pour le choix du mode de
balayage (Scan) :
Bouton-poussoir SENSOR :
le goniomètre (554 831) étant intégré, active le mode de balayage « sensor (capteur) » dans les modes de service « balayage automatique » ou « balayage manuel ».
Les limites angulaires du bras de capteur pour le « balayage
automatique » peuvent être définies. Le bras de capteur peut
être déplacé manuellement ou automatiquement. La position
angulaire du capteur est affichée dans la zone d’affichage
inférieure.
Bouton-poussoir TARGET :
le goniomètre (554 831) étant intégré, active le mode de balayage « target (cible) » dans les modes de service « balayage
automatique » ou « balayage manuel ».
Les limites angulaires du bras de cible pour le « balayage automatique » peuvent être définies. Le bras de cible peut être
déplacé manuellement ou automatiquement. La position angulaire de la cible est affichée dans la zone d’affichage inférieure.
Bouton-poussoir COUPLED :
le goniomètre (554 831) étant intégré, active le mode de balayage « Coupled » dans les modes de service « balayage
automatique » ou « balayage manuel ».
Les limites angulaires du bras de cible pour le « balayage automatique » peuvent être définies. Les bras de capteur et de
cible peuvent se déplacer manuellement ou automatiquement
avec le couplage angulaire 2:1. Le point de référence pour le
couplage 2:1 est pour le déplacement manuel la position angulaire de la cible et du capteur avant d’avoir appuyé sur le bouton-poussoir COUPLED et pour le déplacement automatique la
position zéro du système de mesure.
La position angulaire de la cible est indiquée dans la zone
d’affichage inférieure. Le taux de comptage et la position angulaire du capteur apparaissent en alternance dans la zone
d’affichage supérieure par appuis répétés sur le boutonpoussoir COUPLED.
Bouton-poussoir ZERO :
le goniomètre (554 831) étant intégré, amène les bras de cible
et de capteur à la position zéro du système de mesure (voir le
mode d’emploi du goniomètre).
Mode d’emploi 554800
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b5) Boutons-poussoirs de commande :
Bouton-poussoir RESET :
le goniomètre (554 831) étant intégré, amène les bras de cible
et de capteur à la position zéro du système de mesure et rétablit tous les paramètres sur les réglages effectués par le constructeur.
La haute tension du tube est coupée.
Bouton-poussoir REPLAY :
active la lecture de la mémoire de valeurs mesurées.
Les positions angulaires demandées manuellement à l’aide du
bouton de réglage ADJUST et les taux de comptage correspondants dont la moyenne a été calculée pour tout le temps de
mesure t apparaissent dans la zone d’affichage et sont sortis
par le port USB. Les tensions correspondantes sont sorties aux
douilles de sortie ANGLE et RATE.
Le goniomètre (554 831) étant intégré, la position de ses bras
ne change pas.
Les valeurs mesurées peuvent être appelées à volonté tant
que les boutons-poussoirs RESET ou SCAN ne sont pas activés et que l’appareil à rayons X n’est pas mis hors service.
Bouton-poussoir SCAN ON/OFF :
teste les circuits de sécurité, enclenche la haute tension du
tube lorsque les circuits de sécurité fonctionnent correctement
et active le lancement du programme de mesure (à condition
que les portes soient fermées).
Le bouton-poussoir ne peut être activé que pour  0.0°
(mode de service : « balayage automatique ») lorsque le goniomètre est défini (boutons-poussoirs SENSOR, TARGET ou
COUPLED) ou pour = 0.0° (mode de service : « Photominuterie »).
Dans le mode de service « balayage automatique », les deux
premières positions adoptées sont la position zéro du système
de mesure et ensuite la limite angulaire inférieure. Ensuite, la
haute tension du tube est enclenchée. Le balayage commence
dès que la haute tension du tube est appliquée et qu’un courant d’émission circule. Le point de départ et le point final sont
les limites angulaires inférieure ou supérieure définies par
 LIMITS.
La haute tension du tube est enclenchée dans le mode de
service « Photominuterie ». Dès que la haute tension du tube
est appliquée et qu’un courant d’émission circule, le chronomètre compte à rebours pour ainsi afficher le temps
d’exposition restant.
Bouton-poussoir :
connecte et déconnecte l’affichage acoustique par impulsion
pour le capteur.
Bouton-poussoir HV ON/OFF :
teste les circuits de sécurité et enclenche la haute tension du
tube lorsqu’ils fonctionnent correctement (à condition que les
portes soient fermées).
b6) Voyant témoin de la haute tension :
clignote lorsque la haute tension du tube est enclenchée.
La haute tension du tube peut être enclenchée avec les boutons-poussoirs SCAN ou HV ON/OFF.
c) Zone de connexion:
Sortie port USB :
Le port est séparé galvaniquement (optoélectroniquement) de
l’appareil à rayons X. La connexion à l’ordinateur est établie
par le câble joint.
Entrée HV IN :
Entrée haute tension, reliée à la sortie haute tension HV OUT
dans la barrette de raccordement de la partie expérimentation.
L’entrée haute tension permet par ex. des expérimentations
avec un tube compteur de Geiger-Müller utilisé avec un compteur externe.
Sortie SIGNAL OUT :
Sortie BNC reliée à l’entrée BNC SIGNAL IN de la barrette de
raccordement de la partie expérimentation.
La sortie BNC permet par ex. des expériences avec des capteurs à raccord BNC.
Sortie ANGLE :
Sortie analogique pour la connexion d’un enregistreur XY.
Après avoir appuyé sur le bouton-poussoir SCAN ou REPLAY,
une tension proportionnelle à l’angle de 5 V / angle max. est
délivrée pour le bras de cible du goniomètre.
Sortie RATE :
Sortie analogique pour la connexion d’un enregistreur XY.
Une tension proportionnelle au taux de comptage de 0.5 V /
1000/s est délivrée après avoir appuyé sur le bouton-poussoir
SCAN ou REPLAY.
Mode d’emploi 554800
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d) Partie tube :
e) Partie expérimentation :
d1
d2
d3
d4
d5
d6
d7
e1
e2
e3
e4
e5
e6
e7
Ventilateur
Câble haute tension
Refroidisseur
Tube à rayons X
Tube de verre au plomb
Culot du tube avec vis de fixation
Porte coulissante en verre au plomb
C’est dans la partie tube que se trouve le tube à rayons X et
c’est cette même partie tube qui sert de dispositif de blindage
pour le tube à rayons X.
Le tube à rayons X se voit très bien même lorsqu’il fonctionne
grâce à la porte coulissante en verre au plomb devant la partie
tube et le cylindre en verre au plomb qui entoure le tube à
rayons X. C’est ainsi que l’on peut par ex. observer le changement de température de la cathode lors de la variation du courant de la cathode.
Montage et démontage du tube à rayons X :
Les tubes à rayons X sont déjà ajustés et sont faciles à changer.
Il est interdit d’enlever le cylindre en verre au plomb, raison
pour laquelle ses vis de fixation sont scellées.
 Ne pas dévisser les vis de fixation.
Voir les modes d’emploi du tube à rayons X Mo (554 861), du
tube à rayons X Cu (554 862), du tube à rayons X Fe (554
863), du tube à rayons X W (554 864) et du tube à rayons X
Ag (554 865).
Fenêtre en verre au plomb
Porte coulissante en verre au plomb
Logement du collimateur
Câble plat, avec connecteur mâle
Rails de guidage Douilles de fixation
Barrette de raccordement
Douilles de fixation
La partie expérimentation sert à loger les dispositifs pour
l’expérimentation tels que par ex. le goniomètre (554 831), le
porte-film X-ray (554 838) ou le condensateur à plaques X-ray
(554 840), chacun d’eux devant être fixé dans les douilles de
fixation.
Les dispositifs pour l’expérimentation peuvent être observés de
très près alors qu’ils sont en service grâce à la porte coulissante en verre au plomb devant la partie expérimentation et la
plaque de verre au plomb au-dessus de la partie expérimentation.
Barrette de raccordement :
Entrée GM TUBE / INTERNAL RATEMETER :
Douille coaxiale pour le branchement d’un tube compteur à
fenêtre (559 01).
Sortie HV OUT :
Sortie haute tension, reliée à l’entrée haute tension HV IN dans
la zone de connexion.
La sortie haute tension permet par ex. des expérimentations
avec un tube compteur de Geiger-Müller utilisé avec un compteur externe.
Entrée SIGNAL IN :
Entrée BNC, reliée à la sortie BNC SIGNAL OUT dans la zone
de connexion.
L’entrée BNC permet par ex. l’emploi de capteurs à raccord
BNC.
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Montage du goniomètre :
voir le mode d’emploi du goniomètre (554 831).
Montage du collimateur :
Mode d’emploi 554800
f) Ecran luminescent :
L’écran luminescent est une plaque de verre au plomb opaque
enduite d’un matériau fluorescent et orientée vers la partie
expérimentation ; il est un outil simple servant à mettre en
évidence le rayonnement X, par ex. lors d’expériences de radioscopie sur des objets à pouvoir d’absorption différent.
L’excitation de phénomènes lumineux permet l’« observation
directe » du rayonnement X qui survient. Le diamètre est choisi
de façon à ce que l’écran luminescent soit entièrement éclairé
lorsque le collimateur est démonté.
Pour protéger la couche fluorescente contre la lumière environnante, il faut remettre en place la plaque de protection
incluse au matériel livré lorsque l’expérience est terminée.
g) Canal vide :
Le canal vide relie la partie expérimentation à l’extérieur du
boîtier. Il est conçu comme un labyrinthe techniquement approprié pour la radioprotection de façon à ce que la partie expérimentation soit accessible de l’extérieur, même si les portes
coulissantes en verre au plomb sont fermées et qu’il y a génération d’un rayonnement X.
- Tourner le collimateur de sorte que les douilles à ressort du
collimateur soient à la verticale et la fente du collimateur à
l’horizontale.
- Insérer le collimateur jusqu’à ce que les douilles à ressort
soient maintenues par les tiges du logement du collimateur.
Montage du filtre en zircon :
La section rectangulaire du canal vide (60 mm  20 mm)
permet par ex. de faire passer une fiche Sub-D 25 ou le logement d’un tuyau de pompe pour évacuer une chambre
d’ionisation.
h) Verrouillage :
Ferme automatiquement et ouvre seulement lorsque plus aucun rayonnement X ne peut être généré.
i) Pieds :
Après avoir déballé l’appareil à rayons X de son emballage
d’origine utilisé pour le transport, l’appareil doit reposer sur les
pieds.
k) Poignées de transport :
Hors de l’emballage d’origine utilisé pour le transport, l’appareil
à rayons X ne doit être transporté que par les poignées de
transport.
) normalement :
- enficher le filtre en zircon sur le collimateur.
) en cas d’emploi des accessoires pour l’effet Compton X-ray
(554 836) :
- démonter le collimateur.
- placer le filtre en zircon à l’extrémité avant du collimateur.
- remonter le collimateur avec le filtre en zircon. Le collimateur ne peut désormais plus être enfoncé aussi loin.
Mode d’emploi 554800
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Saisie et exploitation des données de mesure
a) Mesure du taux :
L’appareil à rayons X génère une haute tension pour un tube
compteur de Geiger-Müller, en mesure continuellement le
nombre d’impulsions et indique le résultat obtenu (indépendamment du temps de mesuret sélectionné) toutes les secondes sous forme de taux de comptage (1/s) dans la zone
d’affichage supérieure. Si aucun tube compteur n’est branché,
la valeur affichée est 0.
Pour enregistrer tous les taux de comptage mesurés dans une
mémoire des valeurs mesurées, il suffit d’enfoncer le boutonpoussoir SCAN.
b) Sortie des données pendant un balayage :
La position angulaire du bras du goniomètre défini dans le
mode Scan et le taux de comptage sont représentés dans la
zone d’affichage de l’appareil à rayons X. La valeur affichée
pour l’angle est actualisée pour chaque nouvelle position angulaire du bras du goniomètre et le taux de comptage est actualisé, quant à lui, toutes les secondes.
Pour le tracé avec un enregistreur, des tensions proportionnelles à l’angle et au taux de comptage sont disponibles aux
douilles de sortie ANGLE et RATE. Les tensions changent
chaque fois que le temps de mesure t est écoulé pour un pas
angulaire. La tension à la sortie RATE correspond à la valeur
moyenne du taux de comptage pour le temps de mesure t.
c) Sortie des données après un balayage :
Une opération de balayage étant terminée, il est possible
d’appeler le contenu de toute la mémoire des valeurs mesurées avec le bouton-poussoir REPLAY. Pour ce faire, il faut
adopter manuellement avec le bouton de réglage ADJUST
chacune des positions angulaires du bras du goniomètre défini
dans le mode Scan.
La position angulaire et le taux de comptage dont la moyenne a
été calculée pour le temps de mesure t par pas angulaire
apparaissent dans la zone d’affichage. Des tensions proportionnelles sont données via les douilles de sortie ANGLE et
RATE.
d) Acquisition des données avec le programme « Appareil
à rayons X » :
Le flux de données via le port USB peut être saisi, représenté
et exploité avec le programme « Appareil à rayons X » qui est
inclus au matériel livré avec l’appareil à rayons X. L’installation
du programme « Appareil à rayons X » prévoit un ordinateur
configuré correctement avec le système d’exploitation Windows
98/2000/XP/Vista. Le programme comprend une aide exhaustive pour toutes ses fonctions ainsi que de nombreux conseils
et de nombreuses remarques destinées à l’expérimentation.
Cette aide peut être appelée avec F1 après le lancement du
programme, elle peut même être imprimée.
L’installation est à effectuer avec le programme « setup.exe »
sur le CD-ROM fourni après avoir choisi la langue souhaitée et
le répertoire où doit avoir lieu l’installation. Une fois installé, le
programme est dans le menu de lancement « Programmes »
 « Appareil à rayons X ». Il est possible de le désinstaller
ultérieurement dans le « Panneau configuration » sous
« Ajout/Suppression de programmes ». D’éventuelles mises à
jour (extensions, corrections d’erreurs) sont disponibles gratuitement sur notre serveur Internet sous « http://www.lddidactic.com ».
Si au lancement du programme, il apparaît le message d’erreur
« Appareil à rayons X pas trouvé », cela peut avoir les raisons
suivantes :
 l’appareil à rayons X est hors service.
 le câble entre l’appareil à rayons X et l’ordinateur est mal
branché.
 le bouton-poussoir REPLAY est enfoncé.
e) Acquisition des données avec d’autres programmes :
Tous les langages de programmation habituels peuvent
accéder à l’appareil à rayons X via le fichier XRayAPI.DLL
(Windows) ou libxrayapi.so (Linux). Pour ce faire,
XRayAPI.DLL ou libxrayapi.so doit être intégré et appelé. Les
déclarations requises pour C/C++ sont comprises dans
XRayAPI.H. Ces trois fichiers font également partie de nos
informations gratuites pour le développeur (Developer
Information),
disponibles
sur
Internet
(http://www.lddidactic.com).
TM
Notre pilote LabVIEW pour l’appareil à rayons X est gratuit lui
aussi et disponible sur Internet. Outre des instruments virtuels
(VIs) pour la commande de l’appareil à rayons X, le pilote
contient des exemples d'applications.
TM
LabVIEW
est une marque de la société National
Instruments.
Mode d’emploi 554800
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Entretien et maintenance
a) Rangement :
- Pour protéger la couche fluorescente de l’écran lumineux
contre la lumière environnante, enficher la plaque de protection.
- En cas de rangement de longue durée, couvrir l’appareil à
rayons X avec la housse de protection contre la poussière
incluse au matériel livré.
b) Nettoyage :
- Nettoyer toutes les surfaces en verre de l’appareil à
rayons X avec un nettoyant pour vitre doux (le verre au
plomb est très souple et se raye facilement.)
- Ne pas nettoyer les surfaces laquées de l’appareil à
rayons X avec des détergents agressifs.
10 Changement de fusible
- Retirer le porte-fusible.
- Vérifier l’ampérage du fusible de réserve (voir caractéristiques techniques) et remplacer le fusible défectueux par le
fusible de réserve.
- Remettre le porte-fusible en place.
11 Utilisation et procédure expérimentale
a) Mise en service de l’appareil à rayons X :
- Etablir la connexion au réseau et mettre l’appareil à
rayons X en marche.
- Appuyer sur le bouton-poussoir U.
- A l’aide du bouton de réglage ADJUST, régler par ex. U =
20 kV.
La valeur prescrite est indiquée dans la zone d’affichage.
- Appuyer sur le bouton-poussoir I.
- A l’aide du bouton de réglage ADJUST, régler par ex. I =
1,00 mA.
La valeur prescrite est indiquée dans la zone d’affichage.
- S’assurer que les portes coulissantes en verre au plomb
sont fermées correctement et appuyer sur le boutonpoussoir HV ON/OFF.
Le voyant témoin de la haute tension clignote et la cathode
incandescente de l’appareil à rayons X brille. Il y a
génération d’un rayonnement X.
- Appuyer sur le bouton-poussoir I et faire varier le courant
d’émission I avec le bouton de réglage ADJUST:
La luminosité de la cathode incandescente varie.
b) Choisir les paramètres de mesure :
- Appuyez sur le bouton-poussoir U, I, t, ou LIMITS.
- A l’aide du bouton de réglage ADJUST, régler la valeur
souhaitée:
La valeur prescrite est indiquée dans la zone d’affichage.
- Appuyer sur un bouton-poussoir quelconque.
Le choix des paramètres est terminé.
c) Positionner manuellement les bras du goniomètre :
Le goniomètre s’ajuste exclusivement par le biais de moteurs pas à pas électriques :
 Ne bloquer ni le bras de cible, ni le bras de capteur du
goniomètre et ne pas forcer pour modifier le réglage.
soit :
- appuyer sur les boutons-poussoirs SENSOR et TARGET.
- A l’aide du bouton de réglage ADJUST, régler l’angle souhaité :
La valeur prescrite est indiquée dans la zone d’affichage, le
bras de capteur ou de cible adopte la position angulaire souhaitée.
soit :
- appuyer sur le bouton-poussoir COUPLED.
- A l’aide du bouton de réglage ADJUST, régler l’angle de la
cible souhaité:
La valeur prescrite est indiquée dans la zone d’affichage, le
bras de cible adopte la position angulaire souhaitée, le bras
de capteur se déplace simultanément avec un pas de progression deux fois plus grand.
N. B. : Le rapport « angle du capteur = 2 angle de la
cible » est valable seulement si la position zéro du système
de mesure a été préalablement adoptée à l’aide du boutonpoussoir ZERO ou en mode de service « balayage
automatique ».
Mode d’emploi 554800
d) Expériences avec l’écran luminescent :
Les expériences avec l’écran luminescent donnent un premier
aperçu de ce qu’est la propagation rectiligne du rayonnement
X. Il est en plus possible d’observer l’influence des paramètres
courant d’émission et haute tension du tube sur la luminosité et
le contraste de l’image représentée sur l’écran.
- Réaliser les expériences dans une pièce assombrie.
- Retirer la plaque de protection de l’écran lumineux et démonter le collimateur.
- Placer l’objet à radioscoper dans la marche des rayons près
de l’écran luminescent pour ainsi générer une image aux
contours nets, et loin de l’écran pour ainsi obtenir une image
agrandie.
- Fermer les portes coulissantes en verre au plomb de
l’appareil à rayons X.
- Régler les valeurs souhaitées pour les paramètres de mesure I et U et la haute tension du tube avec le boutonpoussoir HV ON/OFF.
- Faire varier les paramètres de mesure I et U.
- Remettre la plaque de protection lorsque les expériences
sont terminées.
e) Mode de service « Photominuterie » :
Dans le mode de service « Photominuterie », il est par ex.
possible de déterminer le temps d’exposition pour les clichés
ou bien le temps de mesure pour des mesures de taux de
comptage individuels.
- Monter les accessoires souhaités (par ex. le goniomètre et
le capteur ou le porte-film X-ray).
- Eventuellement amener manuellement le bras de capteur ou
de cible du goniomètre à la position souhaitée à l’aide du
bouton de réglage ADJUST.
- Choisir les paramètres de mesure I et U.
- Régler le pas de progression de l’angle = 0.0°.
- Régler le temps de mesure souhaitée t.
- Lancer la mesure avec le bouton-poussoir SCAN:
Le temps de mesure restant est décompté jusqu’à zéro dans
la zone d’affichage. Les bras de cible et de capteur restent
dans la position choisie.
- Une fois le temps de mesure écoulé, appuyer sur le boutonpoussoir REPLAY.
Le taux de comptage dont la moyenne a été calculée pour
tout le temps de mesuret est indiqué dans la zone
d’affichage.
f) Mode de service « Balayage automatique » :
Dans le mode de service « Balayage automatique », il suffit
d’appuyer sur le bouton-poussoir Scan pour que les bras du
goniomètre se déplacent automatiquement. Les modes de balayage « Target », « Sensor » ou « Coupled » peuvent alors
être choisis.
Le taux de comptage actuel et la position de la cible sont affichés durant un processus de balayage ou dans le mode de
balayage « Coupled », au choix la position du capteur et celle
de la cible. (voir bouton-poussoir COUPLED). Par ailleurs,
toutes les valeurs mesurées (angles et taux de comptage) sont
enregistrées dans l’appareil à rayons X.
- Pour sélectionner le mode de balayage, appuyer sur le bouton-poussoir TARGET, SENSOR ou COUPLED.
- Appuyer sur le bouton-poussoir  LIMITS et régler la limite
inférieure de balayage avec le bouton de réglage ADJUST.
- Réappuyer sur le bouton-poussoir  LIMITS et à l’aide du
bouton de réglage ADJUST, régler la limite supérieure de
balayage.
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-
Choisir les paramètres de mesure I et U.
Sélectionner le pas de progression angulaire b.
Régler le temps de mesure souhaité par pas angulaire t.
Brancher éventuellement l’ordinateur par le biais du port
USB et lancer le programme Appareil à rayons X.
- Lancer « Balayage automatique » avec le bouton-poussoir
SCAN.
- Eventuellement appuyer sur le bouton-poussoir REPLAY et
demander les données de mesure enregistrées pour chaque
pas angulaire à l’aide du bouton de réglage ADJUST.
g) Mode de service « Balayage manuel » :
Dans le mode de service «balayage manuel», le déplacement
des bras du goniomètre est assuré manuellement avec le
bouton de réglage ADJUST. Il est alors possible de choisir le
mode de balayage « Target », « Sensor » ou « Coupled ».
- Pour le choix du mode de balayage, appuyer sur le boutonpoussoir TARGET, SENSOR ou COUPLED.
- Choisir les paramètres de mesure I et U.
- Régler le temps de mesure par pas angulaire t = 1s.
- Eventuellement brancher l’ordinateur par l’intermédiaire du
port USB et lancer le programme « Appareil à rayons X ».
- A l’aide du bouton de réglage ADJUST, amener manuellement le bras du goniomètre dans la position angulaire souhaitée.
- Attendre environ 2 s jusqu’à ce que le taux de comptage
pour la nouvelle position angulaire apparaisse dans la zone
d’affichage et noter le taux de comptage.
N. B. : En cas de faibles taux de comptage survenant par ex.
dans les ordres de diffraction supérieurs de la réflexion de
Bragg, une photominuterie peut être activée en principe pour
chaque position angulaire afin de permettre une détermination
plus précise du taux de comptage. A chaque position angulaire,
il faut alors appuyer sur le bouton-poussoir REPLAY une fois le
temps de mesure écoulé pour que le taux de comptage soit
affiché. Ce procédé prend beaucoup de temps.
h) « Réflexion de Bragg » pour le cristal de NaCl :
- Monter le collimateur.
- Monter le goniomètre (554 831).
- Monter le tube compteur à fenêtre (559 01) comme capteur.
- Monter le cristal de NaCl (554 78) comme cible.
- Régler la position zéro du système de mesure.
- Choisir les paramètres de mesure U, I, t et :
(par ex. : U = 35,0 kV, I = 1,0 mA, t =10 s et= 0,1°).
- Appuyer sur le bouton-poussoir COUPLED.
- Régler les limites inférieure et supérieure de l’angle de la
cible sur les valeurs souhaitées: (par ex.: 2,5° et 30°)
- Par le biais du port USB, brancher l’ordinateur avec le programme « Appareil à rayons X » installé et lancer le programme.
- Appuyer sur le bouton-poussoir SCAN pour le lancement du
tracé.
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