Utilisation d’un portique de détection de substances radioactives

- Session de formation 2011 -

Pascal Carlier

Instruments de mesure de radioactivité

Comment les utiliser ?

La matière, l’atome et ses constituants

La matière est constituée d’atome

Chaque atome est constitué d’un noyau autour duquel tourne très rapidement des électrons (cortège électronique).

Principe d’interaction et de détection des rayonnements et X (photons)

• Interaction• Les photons énergétiques émis par les radio-isotopes

interagissent avec les électrons des atomes constituants la matières.

• Ces photons induisent- Ionisation (arrache un électron au cortège électronique

création de charge + et -)- Excitation puis Désexcitation avec émission de lumière.

• Détecteurs• Mettant en jeu l’ionisation dans les gaz ou les solides• A scintillation• Thermoluminescence (dosimètre passif)• ….et les autres

Détecteurs à gaz

• Chambre remplie de gaz• 2 électrodes

• Ionisation du gaz(création de charges)

• Les chambres réagissent en fonction de :– Composition du gaz– Pression du gaz– Champ électrique– Methode de capture et

mesure des charges

Détecteurs à gaz Influence de la haute tension

Détecteurs à scintillation

• Basé sur l’excitation des électrons

• Chute des électrons excités et émission de lumière

• Signal proportionnel à l’énergie, adéquat donc pour la spectrométrie

RadiationPhotocathode

Fenêtre optique

-Système

de mesure

LumièreTube photomultiplicateur

Anode

Scintillateur NaI(Tl)• électron excité par le photon• l’électron retombe sur son état de base en émettant de la

lumière • lumière sur photocathode, production d’électrons • accélération et multiplication des électrons par les dynodes • Anode collecte le signal

Facteurs qui ont une influence sur la mesure

Bruit de fond ou “Background”

• Rayonnement cosmique, radioactivité naturelle,…

• Présence d’autres sources

• Protéger le détecteur

• Evaluer et prendre en compte le background

Débit de dose en Belgiquedû au fond naturel de rayonnement

Entre 60 et 130 nSv/h selon la région

Facteurs quantitatifs

• Détection et définition de l’activité d’une source par détection du rayonnement

• Tous les rayonnements ne sont pas détectés

• Toutes les particules ou tous les photons n’interagissent pas avec le détecteur

• Efficience du détecteur:

Dépend de l’énergie du rayonnement et de la géométrie de mesure

Facteurs géométriques

• Géometrie entre la source et le détecteur

• Présence de matières absorbantes ou réfléchissantes

• Loi R²

• Source auto-absorbante

• Réflexion des matières dans le détecteur

Exemple du Mini 900

Détecteur de radioactivité

Courbes de réponse de la sonde 44A et 44B (Mini 900)

44A = fenêtre en Aluminium44B = fenêtre en Béryllium (!!! toxique)

En résumé, pour estimé l’activité d’une source au départ de cps il faut:

- Soustraire le bruit de fond à la mesure

- Connaître l’énergie du rayonnement et/ou la nature du radio-isotope.

- Disposer de la courbe (ou tableau) de calibration du détecteur.

- Connaître la géométrie (position relative détecteur/source)de calibration.

Responsabilité de l’expert

Mesure du débit de dose

Analyse du risque :Mesure de débit de dose

• Chambre d’ionisation ou GM• Débit de dose : 10 nSv/h – 99

mSv/h• Dose : 0 – 10 Sv• Background : 50 – 200 nSv/h

Mesure du débit de dose

• Bien faire attention aux unités affichées par l’appareil !!!

• mSv/heure (milliSievert)

• Divisé par 1000 =

• µSv/heure (microSievert)

• Divisé par 1000 =

• nSv/heure (nanoSievert)

Une estimation de l’activité de la source (Becquerel ou mCi) peut être déduite du débit de dose pour autant que:

- L’on connaisse la nature du radio-isotope- La source ne soit pas blindée (si elle est blindée, des

calculs supplémentaires sont nécessaires)- La source puisse être considérée comme ponctuelle (par

rapport à la distance de mesure, éviter des effets de géométrie)

- L’on dispose d’une référence d’un débit de dose/activité

par. ex: 37 MBq (1 mCi) de Co-60 = 11,5 µSv/h à 1m

Responsabilité de l’expert

Appareils de Mesure

• Assurer sa protection personnelle• Dosimètre TLD• Dosimètre à lecture directe

(ex : µSv/h et µSv)

• Détecter si radioactivité• scintillateur • tube GM

(ex : cps - cpm)

• Mesurer débit de dosesEvaluer le débit de dose et risques radiologiques(ex : µSv/h)

Exercices pratiques