DETECTION DES RAYONNEMENTS

IONISANTS

A) DEFINITIONS DES GRANDEURS DOSIMETRIQUES

B) TYPES DE DETECTEURS 1 ) CLASSIFICATIONS 2 ) COMPTEUR A DECHARGE 3 ) COMPTEUR A SCINTILLATION 4 ) EMULSIONS PHOTOGRAPHIQUES 5 ) DETECTEUR A SEMI - CONDUCTEUR 6 ) AUTRES DETECTEURS

Énergie transportée : champ de rayonnement N nombre de particules ( photons ) E énergie transportée E = Ni Ei

FLUX : Variation par unité de temps

particulaire particules s-1

énergétique J s-1

N = d Nd t

= d Ed t

FLUENCE : Variation par unité de surface

particulaire particules m-2

énergétique J m-2

= d Nd s

F = d Ed s

DEBIT DE FLUANCE

particulaire particules m-2 s-1

énergétique J m-2 s-1

=

= d Ed s d t

d Nd s d t

Mesure de l ’énergie transportée : calorimétrieavec un corps noir ne subissant pas de modification chimique

E =J m c T

Q

T: 10 -6 °K

Précision: 5%

Suivant le mécanisme d ’interaction ionisation excitation

CLASSIFICATIONS des DETECTEURS

Suivant l ’état du matériau gaz liquide solide

COMPTEUR A DECHARGE

--

-

++

+

RC

++-

Détecteur à gaz

+

-

100 200 1100 1400

1

23

4

5

6

Charge collectée

Recombinaison partielle

Q

V

Chambred ’ionisation

f ( E )

GeigerMüller :avalanche

Compteur proportionnel

CHAMBRE D ’ IONISATION

Débit de dose absorbée grâce paroi convenabletissu profond 1kg cm-2

cristallin 0,3g cm -2

peau 7mg cm-2

Paroiinterchangeable

Exemple de détecteur de rayonnement à chambre d ’ionisation mesurant un débitde dose absorbée : Badyline 81de Nardeux,ZA de Courtaboeuf 91940 Les Ulis

COMPTEUR A SCINTILLATION

Substance scintillatrice

FluorescencePhosphorescence

h

e-

P+

Scintillateurs minérauxsulfure de Zn ( Ag ) , p+ , I Na ( Tl ) X,

Scintillateurs Organiquesanthracènes , p+ , naphtalène

Scintillateurs liquides Scintillateurs Organiques dansxylène ou toluène

PHOTOMULITPLICATEUR

Photon de fluorescence du scintillateur arrache un électron au niveau d ’une photocathode

Différence de potentiel électrique Vénergie cinétique eVplusieurs électrons arrachés

En cascade

HT

1000v

800

600

400

200

signalCapacité parasite

anode

dynode

photocathode

cristal Gain ~ 106

EMULSIONS PHOTOGRAPHIQUES

Suspension de cristaux Br- Ag+ ions Ag+ interstitiels impuretés S-

dans une gélatine fixée sur une feuille de polyesterRayonnement ionisant Br- Br + e- + S- S- - S- - attire un ion Ag+ interstitiel S- - + Ag+ S- Aggerme d ’argent métallique : IMAGE LATENTERévélateur : Réducteur cède e- aux cristaux avec 1 germeFixateur : Solubilisation du reste de Br- Ag+

ion Ag+

ion Br -

Barrière négative

Germe Ag

Le processus de développement.En A and B les électrons du réducteur sont repoussésC - F formation des grains d ’Ag

A B

C D

E F

e-

e-e-

Br

Ag+

Ag

A B

C D

La formation del ’image latente

S--

30x 300x

1200x 2000x

DETECTEUR A SEMI - CONDUCTEUR

Semi - conducteur extrinsèquedifférence d ’énergie entre la bande de valence et la bande de conduction est nettement plus faible que pour les isolants

Bande de conduction

Bande de valencee- e- e- e- e- e-e- e-

e- e-

1 eV trou électronique

0,01 eV

+

0,01 eV

Ea

EbDonneur e-

Type N Type P

N P

e-

e-

+

+

-

+

+

+

+

+

+

-

-

-

-

-

-

+

+

+

+

+

+

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

+

+

+

+

+

+

N P

Champ électrique 105 Vm-1

+-

+ - -+

Chambre d ’ionisationsolide

AUTRES DETECTEURS

THERMOLUMINESCENTS Défauts d ’un réseaux cristallin

RADIOLUMINESCENTS Modification de la fluorescence

CHIMIQUES Fe 2+ Fe 3+ + e-