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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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Lire l’articleAuteur(s)
-
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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3. Détecteurs à scintillation
3.1 Introduction
Les scintillateurs se regroupent en deux grandes familles :
-
les scintillateurs inorganiques qui sont cristallins ;
-
les scintillateurs organiques qui incluent des plastiques et quelques cristaux et dont les processus de fluorescence reposent sur des principes physiques différents (voir § 4.2). Le tableau 4 donne les principales caractéristiques des scintillateurs couramment utilisés (pour les définitions, voir § 4.3).
Les valeurs indiquées s’appliquent à température ambiante. Le rendement lumineux d’un scintillateur décroît significativement lorsque la température augmente, pour le BGO par exemple, on perd 1 % / oC.
La figure 12 montre des détecteurs encapsulés et des ensembles complets incluant le photomultiplicateur.
Un détecteur à scintillation peut se décomposer selon le schéma de la figure 13. Nous abordons ces différents éléments dans les paragraphes qui suivent.
HAUT DE PAGE3.2 Scintillateurs
Le tableau 5 précise, pour ce type de matériel, les techniques de détections des différentes particules.
HAUT DE PAGE3.2.1 Iodure de sodium dopé thallium (Nal(TI))
Il s’agit du plus ancien et du plus répandu des scintillateurs pour la spectrométrie X/ γ. Il a un excellent rendement lumineux, 12 % de l’énergie déposée par un rayonnement est convertie en énergie lumineuse (415 nm ou 3 eV). Étant hygroscopique, il doit en permanence être maintenu à l’abri de l’humidité. Les cristaux bruts font environ 60 cm de diamètre sur une longueur de près de 1 mètre. La taille des scintillateurs peut facilement atteindre 20 cm de diamètre sur 20 cm de long, même si les tailles standards couramment...
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