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1 - PARTICULES ALPHA

2 - ÉLECTRONS

3 - RAYONNEMENT X ET GAMMA

4 - NEUTRONS

5 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : BN3482 v1

Particules alpha
Détecteurs nucléaires - Différents types de particules à détecter

Auteur(s) : Thierry POCHET

Date de publication : 10 janv. 2006

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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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ABSTRACT

 

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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1. Particules alpha

1.1 Introduction

Les α (ions 4He) sont issus de la désintégration de certains atomes lourds instables. Le tableau 1 liste quelques émetteurs α. Ce sont des particules monoénergétiques dont l’énergie est comprise entre 4 et 7 MeV.

Les α sont lourds et leurs parcours dans la matière est toujours très court comme on peut le voir dans les exemples du tableau 2.

Les α n’ont par conséquent aucune difficulté à être absorbés dans un détecteur. En revanche, pour une mesure spectrométrique, il faut s’assurer qu’ils ne vont pas perdre une partie de leur énergie dans l’air ou dans la zone morte de la fenêtre d’entrée du détecteur avant d’atteindre la zone sensible. Il est donc nécessaire de travailler sous vide ou au contact de la source. La fenêtre d’entrée a pour but de protéger le détecteur. Il peut s’agir soit de l’enveloppe métallique contenant le gaz d’un détecteur, soit d’une couche de passivation sensée protéger la surface du silicium. On verra dans les exemples qui suivent comment l’épaisseur de cette zone est minimisée.

En règle générale, la détection α est une mesure à faible taux de comptage. Pour augmenter la sensibilité de détection, on privilégie les détecteurs de grande surface.

Les émetteurs α sont aussi dans la plupart des cas des émetteurs X ou γ. La détection α est pourtant recherchée car l’efficacité intrinsèque d’un détecteur α est de l’ordre de 100 % et comme le signal déposé est beaucoup plus grand que pour n’importe quelle autre particule, il est aisé de faire une discrimination en amplitude.

HAUT DE PAGE

1.2 Interaction avec la matière

Les α sont des particules chargées lourdes, elles interagissent par interaction coulombienne avec le cortège électronique des atomes. Étant beaucoup plus lourdes que les électrons et chargées positivement (2+) elles ont un parcours relativement rectiligne dans la matière le long duquel elles vont ioniser et exciter des atomes. Ce processus se caractérise par une perte d’énergie par unité de longueur (dE/dx) que l’on peut exprimer par la relation de Bethe :

...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - KNOLL (G.F.) -   Radiation Detection and Measurement  -  . Édité par J. Wiley & Sons.

  • (2) - LEO (W.R.) -   Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments  -  . Édité par Springer-Verlag.

  • (3) - BLANC (D.) -   Les rayonnements ionisants  -  . Édité par Masson.

  • (4) - EVANS (R.D.) -   The Atomic Nucleus  -  . Édité par McGraw-Hill (1955).

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