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RÉSUMÉ
Cet article traite du fonctionnement des principaux détecteurs nucléaires utilisés aujourd’hui. Ces dispositifs de mesure interviennent dans de nombreux domaines, l’industrie nucléaire bien sûr, mais également la recherche en physique, le monde médical…sans oublier la sécurité. En introduction, les différentes manières de détecter un rayonnement (mode courant, mode impulsionnel) sont présentées, ainsi que les définitions essentielles. Sont ensuite détaillés les principes physiques de la détection directe, avant de s’attarder sur ceux de la détection physique indirecte.
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-
Thierry POCHET : Nuclear Instrumentation Specialist Chercheur détaché du CEA - Agence Internationale de l’Énergie Atomique (AIEA)
INTRODUCTION
La détection nucléaire est une mesure qui s’impose dans de nombreux secteurs d’activité. Sans être exhaustif, on peut citer la recherche en physique, l’industrie nucléaire dans son ensemble (réacteurs, usines de retraitement, etc.), le milieu médical (radiothérapie, méthodes diagnostiques, etc.), le milieu industriel (radiographie, analyse), la sécurité (contrôle douanier, déchetteries, trafic illicite…), etc. Les particules d’intérêt sont les α, les β, le rayonnement X et γ et les neutrons.
Ce document est scindé en trois parties indépendantes. La première partie est consacrée aux propriétés physiques de base de la détection de rayonnement [BN 3 480], la seconde partie présente les caractéristiques générales des différentes classes de détecteurs existants et la troisième partie fait un rappel, pour chaque type de particules, de l’interaction avec la matière et montre les détecteurs qui sont utilisés en pratique .
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Principes physiques de la détection indirecteArticle inclus dans l'offre
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3. Principes physiques de la détection directe
3.1 Introduction et problématique générale
Comme nous l’avons vu au paragraphe 1, le volume sensible du détecteur doit assurer deux fonctions :
-
l’absorption du rayonnement par ionisation du milieu ;
-
la « restitution » d’un signal électrique grâce aux charges qui y ont été générées.
Considérons un milieu donné à l’intérieur duquel règne un champ électrique imposé par la présence d’une différence de potentiel appliqué sur deux électrodes ayant une géométrie de type « plaque parallèle » (figure 4). Le rayonnement génère des charges dans le milieu détecteur. Ces charges sont ensuite « récupérées » dans le circuit externe grâce à la présence du champ électrique interne qui les extrait du matériau. Les critères à respecter sont donnés dans l’encadré 1.
La troisième et la cinquième contraintes écartent les matériaux conducteurs qui contiennent une quantité de charges libres N considérable. N étant reliée à la résistance électrique R selon :
avec :
- µ :
- mobilité du matériau, voir § 3.5,
un matériau plutôt résistif est souhaitable.
La quatrième contrainte élimine de fait un nombre important de matériaux, comme par exemple les isolants. En d’autres termes, les charges électriques...
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