Cône parapluie

[Marwin]

Bonjour,

Je suis en Master Analyse et Contrôle, et j'effectue un stage dans un laboratoire de mesures physico-chimique. Nous utilisons un détecteur sphérique gazeux composé d'une cathode qui est la coque conductrice et d'une anode qui est une petite bille de cuivre placée au centre de cette sphère grâce à une canne. Celle-ci est soumise à une tension 1. Nous souhaitons avoir un champ uniforme sphériquement, mais hélas nous ne l'avons pas car le fil par lequel va passer la tension 1 induit une déformation du champ dans la partie arrière de cette bille.
Ainsi j'aimerais savoir ce que je pourrai faire afin de rendre ce champ uniforme ? Nous avons déjà procéder à l'élaboration d'un cône parapluie composé d'époxy et de graphite, mais les résultats ne sont pas réellement concluants.
J'ai alors pensé à utiliser un mélange époxy-fibre de carbone, qu'en pensez-vous ? Avez-vous d'autre(s) solution(s) ?

Je vous remercie par avance.
-----

[LPFR]

Bonjour et bienvenu au forum.
Je ne vois pas de solution en ajoutant des diélectriques.
Si non, un cône en matériau faiblement conducteur (dans la masse) peut servir comme une multitude d’anneaux de garde et la forme conique donne la bonne distribution de potentiel. Mais il faut trouver le matériau avec la bonne conductivité. Et ça ce n’est pas évident. Car ce type de matériau à peu d’applications.
Les efforts vont toujours vers les bons conducteurs ou les bons isolants.
Au revoir.

Edit: regardez de ce côté:
http://www.premixgroup.com/product-c...FQ0R0wody1AJaA

[Marwin]

Merci pour votre réponse, je vais essayer de trouver le bon matériau semi-conducteur.

Au revoir.

[LPFR]

Merci pour votre réponse, je vais essayer de trouver le bon matériau semi-conducteur.

Au revoir.

Bonjour.
« Semi-conducteur » c’est un autre type de matériau.
Il vous faut un faible conducteur.
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[jacknicklaus]

A défaut de champ uniforme sphérique, votre application particulière pourrait elle fonctionner avec un champ uniforme de symétrie cylindrique, qui serait aisé à réaliser avec cathode et anode tous deux cylindriques ?

[Marwin]

Bonjour.
« Semi-conducteur » c’est un autre type de matériau.
Il vous faut un faible conducteur.
Au revoir.

D'accord merci. J'aurai une autre interrogation, peut-être pourriez-vous m'éclairez. Voilà, j'ai émis l'hypothèse que la température pouvait avoir un effet sur la conductivité électrique de notre matériau. La conception du cône se fait dans une salle renfermée, dans laquelle la température peut varier selon les jours de quelques degrés. Ceci aurait-il un réel effet sur la mesure de la résistivité ou non ?

[Marwin]

A défaut de champ uniforme sphérique, votre application particulière pourrait elle fonctionner avec un champ uniforme de symétrie cylindrique, qui serait aisé à réaliser avec cathode et anode tous deux cylindriques ?

Bonjour jacknicklaus,

Alors non, j'utilise un détecteur sphérique dont la cathode est la coque de la sphère, donc elle ne peut-être cylindrique.

[Marwin]

Bonjour.
« Semi-conducteur » c’est un autre type de matériau.
Il vous faut un faible conducteur.
Au revoir.

J'ai pensé à utiliser du nitrure de bore à la place du graphite. Qu'en pensez-vous ? Le nitrure de bore est un faible conducteur électrique..

[LPFR]

Re
Le nitrure de bore est exclu. Il est un isolant et surtout son usinage est très délicat car la poussière du produit est extrêmement toxique.

C’est quoi votre capteur ? Qu’est ce qu’il détecte ?
Il n faut pas se laisser obnubiler par la facilité de calcul. L’idée de Jacknicklaus ne doit pas être rejetée trop rapidement. Car c’est une bonne idée.
A+.

[Marwin]

Mon capteur va détecter les électrons qui vont être émis grâce à l’interaction entre notre champ électrique apporté à la bille et le gaz rare qui rempli la sphère.
Je conçois très bien que l'idée d'un cylindre serait plus préjudiciable, cependant le laboratoire dans lequel j'effectue mon stage a confectionné un détecteur sphérique, il ne peut être modifié..

[LPFR]

Bonjour.
J’imagine que le terme que vous vouliez employer n’est pas « préjudiciable ».
Vous ne féliciterez pas de ma part la personne de votre laboratoire qui a décidé de faire le capteur sphérique. De toute évidence elle n’a pas pensé ni au problèmes mécaniques et électriques de cette géométrie, ni à la difficulté de réalisation mécanique.
Il ne vous reste qu’à trouver le bon matériau pour rattraper ses bêtises.
Au revoir.

[Marwin]

Bonjour,

Oui en effet je voulais dire "serait moins préjudiciable" excusez moi.
Exactement il ne me reste plus qu'à trouver le bon matériau, même si le mélange époxy-graphite marche plutôt bien, il faut trouver les bonnes conditions de travail.

Je vous remercie pour toutes ces réponses.

Au revoir

[LPFR]

Re.
Je pense que vous vous faites des soucis inutiles.
La valeur de la résistivité exacte du cône n’est pas critique. Ce qui compte est que le potentiel varie en 1/r comme dans le vide. La seule condition est que la résistivité du matériau soit la même dans tout le volume.
Bien sur, le courant débité dépendra de la résistance totale du cône. Mais ça n’a pas d’importance aussi longtemps que l’alimentation peut le fournir.
A+

[Marwin]

Bonjour

Après réflexion, j'ai pensé à quelque chose. Pourquoi ne pas remplacer l'epoxy que l'on utilise par du silicone, et donc mélanger silicone avec du graphite ? Ceci est malléable donc les cônes seront faciles à former, le silicone liquide est aussi facile à obtenir et le mélange est peu conducteur.

Qu'en pensez-vous ?

Sur ce, passez un bon week-end.
Au revoir.

[LPFR]

Bonjour.
Je pense que fabriquer un conducteur de haute résistivité en mélangeant un isolant avec un conducteur est extrêmement difficile. Le mélange est critique. Si les particules conductrices se touchent c’est un trop bon conducteur pour vous. Et si elles sont trop éloignées les unes de autres, c’est un isolant.
À la rigueur, vous pouvez le faire en bois qui est un très mauvais isolant pour l’électrostatique et un bon pour les applications électriques ordinaires.

L’inconvénient est que sa résistivité dépend de la nature du bois et de son taux d’humidité. Mais je ne pense pas que ce soit gênant.
Au revoir.

[Marwin]

Bonjour,

Oui je connaissais les risques liés au mélange isolant-conducteur, cependant si j'utilise du bois, je pense qu'il sera très compliqué de former un cône avec les dimensions souhaitées.. C'est là le principal problème quant à l'utilisation du bois dans le travail que j'ai à effectuer..

[LPFR]

Bonjour.
Oui. Mouler du bois c’est difficile.
Mais on le tourne très facilement.
Au revoir.

[Marwin]

Re-bonjour !

En effectuant des recherches sur internet et en me rappelant de mes cours, j'ai eu souvenir de quelque chose. Il est possible de mesurer un faible courant dans une couche mince formé de la façon suivante : Métal/Isolant/Métal. Ainsi, que pensez-vous si j'effectue l'opération suivante : j'ai à ma disposition du nitrure de bore en spray, je prend une plaque de cuivre que j'enrobe ("coating") avec ma solution en spray de BN, et sur laquelle j'ajoute du scotch d'aluminium afin de mesurer le courant qui la traverse ?

J'ai trouve un très bon rapport sur le net qui expliquait que la température afin un impact sur cette méthode d'analyse. En effet, la personne utilisait un couche Ag/BN/Au, et la conductivité électrique augmentait lorsque la température augmentait. On arrivait à obtenir des courants de l'ordre du nanoampère pour des tensions de 20V, le tout à 400K.

Merci beaucoup.

[LPFR]

Re-bonjour !

En effectuant des recherches sur internet et en me rappelant de mes cours, j'ai eu souvenir de quelque chose. Il est possible de mesurer un faible courant dans une couche mince formé de la façon suivante : Métal/Isolant/Métal. Ainsi, que pensez-vous si j'effectue l'opération suivante : j'ai à ma disposition du nitrure de bore en spray, je prend une plaque de cuivre que j'enrobe ("coating") avec ma solution en spray de BN, et sur laquelle j'ajoute du scotch d'aluminium afin de mesurer le courant qui la traverse ?

J'ai trouve un très bon rapport sur le net qui expliquait que la température afin un impact sur cette méthode d'analyse. En effet, la personne utilisait un couche Ag/BN/Au, et la conductivité électrique augmentait lorsque la température augmentait. On arrivait à obtenir des courants de l'ordre du nanoampère pour des tensions de 20V, le tout à 400K.

Merci beaucoup.

Bonjour.
Je constate que vous n’avez pas compris pourquoi le support doit être conique et pourquoi et doit avec une conductivité DANS LE VOLUME, et non seulement en surface.
Au revoir.

[Marwin]

Bonjour

Veuillez m'excusez de mon dernier message, nous étions parti un peu dans n'importe quoi. Je reviens vers vous car j'ai une petite question. Nos résultats se sont améliorés, sont plus répétables. Cependant, on mesure le courant à travers le cône pour différentes distances de mesure : 10mm, 18mm, 35mm, 50mm, 55mm. On constate qu'à 10mm les variations de courant entre les cônes que l'on prépare (série de 10 cônes à chaque fois) sont très importantes. En effet, pour un cône on aura 80µA à 10mm, alors que pour un 2ème cône, toujours à 10mm on aura 10µA. Comment expliquez-vous cela ? J'ai cherché différentes réponses, mais en vain.

Merci beaucoup, bonne journée

[LPFR]

Bonjour.
Ils sont en quoi les cônes ? En bois ?
Vous mesures à des distances différentes c’est quoi ?
Pouvez-vous faire un schéma (à main levée) :
http://forums.futura-sciences.com/ph...s-jointes.html
Mais il faut bien comprendre le rôle du cône. Il doit être traversé par un courant pour que le potentiel en surface soit le même que dans le reste de la sphère pour un même rayon. Mais ce courant est sans intérêt. Le courant qui compte est celui qui passe par le gaz et qui est beaucoup plus faible.
Donc, le cône ne peut pas être branché électriquement bêtement entre les deux sphères.
Au revoir.

[Marwin]

Non les cônes sont en plastiques.
Tenez je vous joint une photo du montage pour que vous ayez une meilleure compréhension. On insère une pince entre le fil de cuivre situé sur la partie basse du cône, et une deuxième pince sur chaque écrous : ainsi on mesure le courant qui est traversé sur cette distance. Et lorsque l'on se place sur le tout premier écrous, les variations sont importantes d'un cône à l'autre.
Oui je comprend très bien que la valeur du courant est sans véritable intérêt, cependant il devrait être plus ou moins constant dans le temps, or là il peut varier d'un facteur 10 suivant les cônes.

http://imageshack.com/a/img924/9850/I3A0wC.jpg

[LPFR]

Re.
Donc, ce n’est pas du plastique, mais un matériau plus ou moins conducteur.
C’est quoi exactement ?
A+
Édit: c'est quoi ces stries ?

[Marwin]

C'est du polypropylène !

L'explication pour ces stries est que : nous coulons le mélange époxy/graphite dans ces cônes, et pour mesurer la conductivité, après 24h de séchage nous coupons le moule afin de sortir notre cône final. Nous utilisons pour cela un cutter, et parfois nous "rayons" légèrement le cône.

[LPFR]

Bonjour.
Du polypropylène ou du mélange époxy/graphite ?
En tout cas, si le cône est un mélange isolant + conducteur, rien d’étonnant que vous n‘obteniez pas quelque chose de reproductible et homogène.
Je vous l’avais déjà dit.
Au revoir.

[antek]

Oui. Mouler du bois c’est difficile.

Et pourtant . . .

[Marwin]

Ah pardon j'ai cru que vous me demandiez en quoi était le cône qui me servait de moulage..
Sinon oui les cônes sont un mélange époxy/graphite. Et oui je sais que je ne vais pas avoir quelque chose de reproductible et homogène mais quand même, je peux passer d'un courant de 7µA pour un cône à une distance de mesure de 15mm à 80µA pour un autre cône à la même distance.. Alors que quand la distance est plus importante, là les valeurs sont plus ou moins proches les unes des autres.. Comment l'expliquez ?

[LPFR]

Bonjour.
Je vais être franc. Je trouve que vous êtes mal encadrés (ou pas du tout). On vous donne un capteur à la géométrie absurde. On vous dit de créer un cône faiblement conducteur, et vous essayez de fabriquer ce matériau. C’est absurde. Il faut l’acheter ou utiliser la solution que je vous avais donnée.

Mais j’irai plus loin. Je parie un café que vous ne savez pas comment seront faites les connexions électriques de deux sphères et du cône.
Ajoutez un dessin à main levée du schéma électrique.
http://forums.futura-sciences.com/ph...s-jointes.html
N’oubliez pas l’ordre de grandeur du courant « utile » que vous voulez mesurer... si vous vous êtes posés la question.
Et avec quel appareil sera mesuré ce courant.
Au revoir.

[Marwin]

Bonjour.

Oui c'est ce qu'on m'a demandé de faire, de trouver la composition idéale du cône pour avoir une conductivité relativement constante dans le temps. Et le courant "utile" doit être de l'ordre du microampère..

Je vous joint le seul schéma de la partie électronique grâce aux explications que j'ai eu lors de mon arrivée..

PS : C'est d'accord pour le café

Au revoir

[LPFR]

Re.
Ça devient de plus en plus louche.
Si vous sortez à travers un condensateur, ce n’est pas du courant que vous allez mesurer, mais des impulsions.
C’est à dire que votre dispositif est un compteur Geiger ou un compteur proportionnel. Dans ce cas al forme du champ n’est pas critique et le cône est inutile.
Et ce schéma n’est pas celui que j’attendais. Je voulais un dessin des deux sphères et le cône et les endroits où les tensions étaient appliquées (où les fils étaient connectés).
Car quand vous écrivez « tension appliquée au cône », je ne vois pas comment elle est appliquée, ni par où passent les fils.
Une personne qui vous demande de trouver la composition d’un matériau pour avoir une conductivité de plusieurs centaines de MΩ, est un ignorant qui ne sait pas ce qu’il demande.
A+