Article de référence | Réf : BN3016 v1

Mesures de traces par activation
Les faisceaux de neutrons - Analyse des traces, imagerie et médecine

Auteur(s) : Gérard PÉPY

Date de publication : 10 juil. 2006

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

RÉSUMÉ

Malgré la rareté des sources, les faisceaux de neutrons sont très appréciés à cause de leurs propriétés exceptionnelles de pénétration et d’activation de la matière. Ces propriétés leur permettent de fournir des informations sur les arrangements et les mouvements des atomes et des molécules. La diffusion des neutrons est ainsi de plus en plus exploitée en biologie, médecine et sciences de la terre. Après un rappel sur les propriétés des neutrons, l’article aborde la préparation des faisceaux de neutrons, puis s’attarde ensuite sur les applications, mesures de traces, radiographie neutronique, accessibles à ce jour.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

ABSTRACT

 

Auteur(s)

  • Gérard PÉPY : Conseiller scientifique au Commissariat à l’Énergie Atomique, Laboratoire Léon Brillouin, CEA Saclay

INTRODUCTION

Les faisceaux de neutrons thermiques. Leurs domaines d’utilisation

Chacun sait que, à l’échelle atomique, les propriétés de la Nature sont étonnantes, bien souvent déroutantes. A priori, l’étude ou la caractérisation des matériaux au moyen de particules élémentaires telles que les neutrons ne va pas de soi. Cependant les propriétés des neutrons, grande capacité de pénétration, grande sensibilité au magnétisme, aux éléments légers, à la dynamique des atomes et des molécules, en font un outil de choix. L’apprentissage de quelques principes de base permet de comprendre rapidement comment réaliser des expériences et interpréter les mesures. Bien sûr, l’aide d’un spécialiste sera indispensable pour leur réussite et l’extraction du maximum d’informations possibles, mais l’abord de cette technique est relativement aisé.

L’intérêt des neutrons thermiques est essentiellement de fournir des informations sur les arrangements des atomes et des molécules et leurs mouvements au sein de la matière. La majorité des expériences ne relève plus de la physique proprement dite, mais de la chimie et des sciences de l’ingénieur. Et la diffusion des neutrons est de plus en plus utilisée en biologie, sciences de la terre, voire archéologie.

Dans cette série de dossiers deux sont dévolus à la « neutronique » en tant que science de production des neutrons : « Bases de neutronique. Migration des neutrons » et « Bases de neutronique. Physique et calcul des réacteurs ». Par ailleurs, on trouvera dans J.P. Cotton « Diffraction et spectrométrie des neutrons » [P 1 095] un exposé complet des notions théoriques de base. Dans un souci de complémentarité le présent dossier expose plutôt des exemples d’application afin de donner au lecteur l’envie d’essayer... Cependant le début de ce texte rappelle les quelques informations nécessaires afin que le lecteur puisse aborder aisément la suite sans devoir se reporter fréquemment au dossier de J.P. Cotton (qui propose une bibliographie très complète).

On pourra aussi trouver des informations sur les sites WEB des sources de neutrons implantées en France, le Laboratoire Léon Brillouin à Saclay (LLB) et l’Institut Laue-Langevin à Grenoble (ILL) http://www-llb.cea.fr/ http://www.ill.fr/. Le LLB a créé un site orienté vers les applications industrielles : http://www-llb.cea.fr/industrie/index.html.

Pour approfondir, on lira avec profit un cours théorique : le compte rendu d’une École sur la « Diffusion des neutrons et Sciences des Matériaux » : https://www.ill.eu/fr/infos-presse-evenements/press-corner/presse-et-infos/les-neutrons-offrent-une-nouvelle-vision-de-la-conductivite-thermique-dans-les-materiaux-complexes. Enfin, La Société Française de la Neutronique (SFN) propose diverses informations, notamment des fiches pédagogiques et la « page des neutronautes » http://www.sfn.asso.fr/. En fin de dossier, on trouvera une liste des principaux laboratoires européens utilisant les faisceaux de neutrons ainsi que quelques références de livres fondamentaux. Une liste plus complète se trouve dans le dossier de J.P. Cotton.

Ce dossier traite de la préparation des faisceaux de neutrons thermiques et des applications liées à leurs propriétés de pénétration et d’activation de la matière. Le dossier suivant aborde les nombreuses méthodes utilisant les propriétés ondulatoires des neutrons (leur diffusion par la matière).

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-bn3016


Cet article fait partie de l’offre

Génie nucléaire

(164 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Présentation

3. Mesures de traces par activation

3.1 Méthodes d’activation

L’analyse par activation neutronique (AAN) est une méthode nucléaire qui permet de déterminer des teneurs globales d’éléments en trace dans un matériau. Son principe consiste à rendre radioactifs les éléments d’un matériau en les soumettant à un flux de neutrons. Les radioéléments ainsi formés peuvent être des émetteurs γ ou plus rarement β d’énergies et périodes caractéristiques. L’intensité du rayonnement détecté est proportionnelle au nombre d’atomes de l’élément présent initialement. On peut donc en déduire leurs concentrations (cf. P. Berger et G. Revel [P 2 563] Microsonde nucléaire. Principe et appareillage, G. Revel [P 2 565] Analyse par activation).

Les matériaux peuvent être des solides, des poudres, des évaporats. Les échantillons peuvent être très petits, jusqu’à seulement quelques milligrammes. Environ 60 éléments sont théoriquement activables par les neutrons. En pratique, on dose une quarantaine d’éléments dans les matériaux minéralogiques (roches, sédiments,...), une trentaine dans les matériaux végétaux. Les limites de détection absolues varient de 10 nanogrammes (calcium) au centième de picogramme (or), avec une incertitude moyenne de routine inférieure à 5 %.

Il existe deux types d’installations suivant que l’irradiation et la mesure sont simultanées ou non :

  • dans le premier cas, l’échantillon est placé à l’extérieur du réacteur, par exemple sur le trajet d’un guide à neutrons ; le détecteur est placé à proximité et enregistre la radioémission...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Génie nucléaire

(164 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Mesures de traces par activation
Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - SEARS (V.F.) -   *  -  1992 Neutrons News 3 26.

  • (2) - GAUDRY (A.), ZEROUAL (S.), CHERKAOUI (R.), el MOURSLI, GUESSOUS (A.), CHOUAK (A.), MOURADI (A.), GIVERNAUD (T.), MOSKURA (M.), DELMAS (R.) -   Neutron activation analysis applied to the study of heavy metal marine pollution observed through bioaccumulation in macroscopic algae near  -  . El Jadida, Morocco, J. Rad. Anal. Chem., sous presse, 2005.

  • (3) - KASZTOVSZKY (Z.), KUNICKI-GOLDFINGER (J.) -   *  -  Soumis à la conférence « ART 05 » 15-19 Mai 2005, Lecce.

  • (4) - BAYON (G.), WINKLER (B.), KAHLE (A.), HENNION (B.), BOUTROUILLE (P.) -   Application of dynamic neutron imaging in the earth sciences to determine viscosities and densities of silicate melts  -  . Nondestructive testing and evaluation, vol. 16, part 2/6, pp. 287-296 (2001). http://neutra.web.psi.ch/publication/bulk_rock_winkler_ejm.pdf

  • (5) - KAHLE (A.), WINKLER (B.), HENNION (B.), BOUTROUILLE (P.) -   Hight-temperature furnace for dynamic neutron radiography  -  . Rev. Sci. Instr. 74, vol. 8, pp. 3717-3721 (2003).

  • ...

1 Sources de neutrons

HAUT DE PAGE

1.1 Principales sources de neutrons européennes

Réacteur à haut flux, Institut Laue Langevin, Grenoble, France http://www.ill.fr/

Orphée, Laboratoire Léon Brillouin, Saclay, France https://www-llb.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/index.php

ISIS, Rutherford Appleton Laboratory, Oxford, Grande-Bretagne https://www.isis.stfc.ac.uk/Pages/home.aspx

SINQ, Paul Scherrer Institut, Villigen, Suisse http://www.psi.ch/

FRM II, Université Technique de Münich, Allemagne https://www.frm2.tum.de/frm2/startseite/

HMI, Hahn Meitner Institut, Berlin, Allemagne http://www.hmi.de/

FRG-1, GeNF, Geesthacht, Allemagne http://www.gkss.de/

Technical University, Delft, Pays-Bas https://www.tudelft.nl/

BRR, Budapest Hongrie http://www.szfki.hu/nspectr/

IBR-2, Dubna, Russie http://flnph.jinr.ru/en/facilities/ibr-2

HAUT DE PAGE

1.2 Source de neutrons épithermiques pour les applications médicales

Nuclear...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Génie nucléaire

(164 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS