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RÉSUMÉ
Cet article s’intéresse aux caractéristiques techniques et aux modes de fonctionnement des différents types de détecteurs nucléaires disponibles sur le marché. On en distingue couramment trois familles : les détecteurs à gaz eux-mêmes subdivisés en sous-familles selon la valeur de leur gain interne, les détecteurs à semi-conducteur qui nécessitent l’utilisation de matériaux extrêmement purs, et les détecteurs à scintillation inorganiques et organiques.
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Thierry POCHET : Nuclear Instrumentation Specialist Chercheur détaché du CEA Agence Internationale de l’Énergie Atomique (AIEA)
INTRODUCTION
C e texte doit se lire à la suite du dossier .
Nous présentons dans ce document les caractéristiques des différents types de détecteurs disponibles sur le marché. On les classe en trois grandes familles : les détecteurs à gaz, les détecteurs à semi-conducteurs et les détecteurs à scintillation. Sont présentés les principales caractéristiques techniques de chacun ainsi que leurs modes de fonctionnement.
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1. Détecteurs à gaz
1.1 Introduction
Les détecteurs à gaz peuvent être classés en trois grandes familles en fonction de la valeur de leur gain interne G :
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la chambre à ionisation (CI ; G = 1) ;
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le compteur proportionnel (CP ; G » 102 à 105) ;
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le compteur de Geiger-Müller (GM ; G » 106 à 108).
La figure 1 représente l’évolution de l’amplitude du signal en fonction du voltage appliqué montrant les différentes zones de fonctionnement des trois types de détecteurs.
Le tableau 1 précise, pour ce type de matériel, les techniques de détections des différentes particules.
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Nature du gaz
Le gaz est choisi afin de respecter différentes contraintes :
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favoriser l’absorption du rayonnement ;
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permettre la collection des charges en évitant les phénomènes de recombinaison ;
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éviter toute instabilité de fonctionnement au cours du phénomène de multiplication.
De nombreux gaz, soit à l’état pur pour les chambres d’ionisation, soit sous forme de mélange pour les compteurs, peuvent être utilisés ( tableau 2). Parmi les plus communs, citons : Ar, Xe (favorise l’absorption X/γ), 3He (neutrons), Ar-CH4 (1), Ar-CO2 .
Nota :le mélange Ar (100-x %)-CH4(x %) est appelé P-x. Les plus communs sont le P-5 et le P-10.
Certains gaz sont normalement à proscrire, en particulier ceux qui présentent une électronégativité (2) importante, comme O2 et H2O, et dont la présence même en faible quantité affecte la collection des charges. Il existe toutefois des chambres d’ionisation fonctionnant en mode courant qui utilisent l’air (3).
Nota :l’électronégativité représente la tendance qu’ont certains gaz à s’ioniser négativement, c’est-à-dire à récupérer un ou plusieurs électrons libres.
Nota :les électrons sont pour la plupart capturés par...
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