Électrons
Détecteurs nucléaires - Différents types de particules à détecter

BN3482 v1 Article de référence

Électrons
Détecteurs nucléaires - Différents types de particules à détecter

Auteur(s) : Thierry POCHET

Date de publication : 10 janv. 2006 | Read in English

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Sommaire
Médias

Présentation

1 - Particules alpha

1.1 - Introduction

Tableau 1 Tableau 2
1.2 - Interaction avec la matière
1.3 - Les différents détecteurs utilisés

Tableau 3

2 - Électrons

2.1 - Introduction

Tableau 4
2.2 - Interaction avec la matière

Tableau 5 Tableau 6
2.3 - Les différents détecteurs utilisés

Tableau 7

3 - Rayonnement X et gamma

3.1 - Introduction

Tableau 8 Tableau 9
3.2 - Interaction avec la matière
3.3 - Fonctions de réponse
3.4 - Les différents détecteurs utilisés

Figure 9 - Effet Compton dominant Tableau 10

4 - Neutrons

4.1 - Introduction
4.2 - Interaction avec la matière
4.3 - Les différents détecteurs utilisés

Figure 17 - Coupe d’un collectron Tableau 11 Tableau 12

5 - Conclusion

Bibliographie & annexes

Présentation

RÉSUMÉ

Le choix des matériaux utilisés pour la détection de rayonnement s’appuie principalement sur les propriétés d’interaction des particules avec la matière et de collection des charges ou des photons générés. Cet article s’attarde à présenter les quatre types de particules présentes dans l’industrie nucléaire : alphas (?), électrons (?), photons (X ou ?) et neutrons. Pour chacune d’elles, sont listées leurs provenances et leurs propriétés d’interaction avec la matière (effets en jeu). Sont également abordés les différents détecteurs disponibles et permettant de les détecter, avec leurs techniques et principes de fonctionnement.

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Auteur(s)

Thierry POCHET : Nuclear Instrumentation Specialist - Chercheur détaché du CEA – Agence Internationale de l’Énergie Atomique (AIEA)

INTRODUCTION

Ce texte doit se lire à la suite des dossiers , consacré aux principes physiques de fonctionnement des détecteurs nucléaires, et , qui présente les différentes classes de détecteurs.

Nous nous focalisons dans ce dossier sur les quatre types de particules présentes dans l’industrie nucléaire : alphas (α), électrons (β), photons (X ou γ) et neutrons. Pour chacune de ces particules nous présentons brièvement leurs origines, leurs propriétés en terme d’interaction avec la matière ainsi que les détecteurs utilisés pour les détecter.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-bn3482

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2. Électrons

2.1 Introduction

Les électrons considérés ici sont énergétiques (plusieurs dizaines de keV à plusieurs MeV). On dénombre trois principaux phénomènes qui conduisent à l’émission d’électrons.

La désintégration β⁺ ou β^– se produit pour des noyaux ayant un excès (β⁻) ou un déficit (β⁺) de neutrons (par rapport aux noyaux stables) et qui retrouvent un état plus stable en convertissant un neutron en proton (ou réciproquement). Cette réaction s’accompagne de l’émission d’un électron β⁻ (ou d’un positon β⁺) (conservation de la charge électrique) et d’un neutrino ${}_{Z}^{A}X \to {}_{Z + 1}^{A}Y + β^{-} + \bar{ν}$ .

L’énergie emportée par l’électron peut prendre toutes les valeurs de 0 à l’énergie maximale autorisée par la réaction (état final à trois corps), selon une courbe en cloche. Les émetteurs β sont souvent des noyaux ayant subi une capture neutronique :

n + X ® Y émetteur β

Il s’agit donc de radioéléments que l’on rencontre fréquemment dans une centrale nucléaire. À noter que dans la majorité des cas, la désintégration β conduit à un noyau fils dans un état excité dont le retour à l’état fondamental se traduit par l’émission d’un ou plusieurs γ caractéristiques (un des plus connus étant le ⁶⁰Co).

La conversion interne (CI) se produit lorsqu’un noyau dans un état excité retourne dans son état fondamental en transférant toute son énergie à un électron du cortège atomique plutôt qu’à un γ. Ce phénomène peut faire suite à une désintégration...

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