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-
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