Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Pierre CHEVALLIER : Maître de conférences à l’université Pierre et Marie Curie - Docteur ès sciences physiques - Chercheur au LPAN (Paris VI ) - associé au LURE (Orsay )
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Lire l’articleINTRODUCTION
La détection et la mesure des rayonnements nucléaires est un vaste problème, délicat, souvent difficile et auquel on est confronté dans toutes les méthodes nucléaires d’analyse. Le détecteur idéal et universel n’existant pas, on doit toujours rechercher un compromis pour utiliser celui qui paraît le mieux approprié pour une mesure particulière. Ce choix va dépendre du but ultime de la mesure (simple comptage, mesure d’énergie, mesure de temps, localisation... ) du type de rayonnement et de son énergie. Seule une connaissance approfondie des mécanismes d’interaction des rayonnements avec la matière, du principe de fonctionnement des divers détecteurs et des possibilités de l’électronique associée permet de définir la chaîne d’analyse la mieux adaptée.
Cet article s’intégrant à la rubrique Méthodes nucléaires d’analyse, les divers détecteurs sont regroupés par type de spectroscopie plutôt que par principe de fonctionnement mais en gardant un ordre logique dans la présentation. Ainsi le lecteur n’est pas contraint de lire tout le texte s’il s’intéresse uniquement à un problème particulier.
La première partie est consacrée à des généralités indispensables à la compréhension du fonctionnement des détecteurs. La deuxième partie est réservée à la description détaillée des détecteurs les plus souvent utilisés pour la mesure des particules alpha, des électrons, des photons et des neutrons. Le lecteur doit y trouver tous les renseignements lui permettant de choisir le détecteur le mieux adapté pour résoudre son problème de mesure. Dans la troisième partie, on trouve une brève description des principaux modules électroniques constituant la chaîne d’analyse en insistant sur leur fonction, permettant ainsi de choisir au mieux les modules nécessaires parmi le vaste choix proposé par les différents constructeurs.
La bibliographie couvrant ce sujet est immense et ne peut figurer ici. Nous donnerons les références de quelques livres particulièrement complets ainsi que les revues où sont publiés l’essentiel des articles traitant de la détection des rayonnements. On y trouvera aussi une liste des principaux constructeurs du matériel nécessaire.
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Détecteurs de particules1. Généralités
1.1 Passage des rayonnements dans la matière
La détection des rayonnements nucléaires se fait à partir de la trace qu’ils laissent lors de leur passage dans un détecteur. Il est donc indispensable d’avoir une bonne connaissance des principaux processus d’interaction des divers rayonnements avec la matière avant d’aborder l’étude de leur détection proprement dite. Ce sujet est trop vaste pour être traité ici et nous ne ferons que de bref rappels [1].
D’une manière générale, les détecteurs ne sont sensibles qu’aux particules chargées. Dans le cas de particules neutres (neutron ou photon), le détecteur doit en plus assurer leur conversion en particules chargées avec la plus grande efficacité possible. Les particules chargées sont continûment freinées au cours d’un grand nombre de faibles transferts d’énergie. Au contraire, les particules neutres sont absorbées et disparaissent.
1.1.1 Ralentissement des particules chargées dans la matière
Les particules chargées lourdes (proton, alpha, ions lourds) perdent l’essentiel de leur énergie par ionisation ou excitation des électrons des atomes du milieu traversé.
Elles ont une trajectoire courte (moins de 10 cm d’air pour les particules alpha de radioactivité) et rectiligne, sauf en fin de parcours où la diffusion Rutherford devient importante. La densité des charges créées le long de la trajectoire est élevée (surtout pour les ions lourds en début de parcours) ce qui peut poser des problèmes dans leur collectage.
À cause de leur faible masse, la trajectoire des électrons est très sinueuse. Ils subissent des diffusions importantes (rétrodiffusion). En plus de l’ionisation et de l’excitation, il apparaît un nouveau mode de ralentissement, le bremsstrahlung, au cours duquel une partie de l’énergie de l’électron est perdue sous forme de rayonnement électromagnétique. Ce dernier phénomène est surtout important pour les électrons de haute énergie.
Le ralentissement d’une particule chargée est caractérisé par le pouvoir d’arrêt du matériau cible pour cette particule. Il est le plus souvent représenté...
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Généralités
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - KNOLL (G.F) - Radiation Detection and Measurement. - J. Wiley and Sons, 1979.
-
(2) - KLEINKNECHT (K.) - Detection of Particule Radiation. - Cambridge University Press, 1986.
-
(3) - JENKINS R., GOULD R.W. , GEDCKE (D.) - Quantitative X-Ray Spectrometry. - Marcel Dekker Inc, 1981.
-
(4) - SIEGBAHN (K.) - Alpha, Beta and Gamma Ray Spectroscopy. - North Holland, 1974.
-
(5) - * - De très nombreux articles sur ce sujet sont périodiquement publiés dans la revue Nuclear Instruments and Methods (Elsevier science).
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(6) - CHEVALLIER (P.) - Interaction du rayonnement avec la matière. - Archives Techniques de l’Ingénieur A 214, 215 (2-1986).
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...
ANNEXES
(liste non exhaustive)
Ariès http://www.aries-sa.fr
CAEN http://www.caen.it
CANBERRA Eurisys http://www.canberraeurisys.com
Novelec http://www.novelec.fr
Oxford Instruments Analytical https://www.oxinst.com/
Ortec (Groupe) http://www.ortec.fr
Sté d’Étude Physique SEPH http://www.seph.fr
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