Instruments de mesure de radioactivité Comment les utiliser ?

La matière, l’atome et ses constituants La matière est constituée d’atomes Chaque atome est constitué d’un noyau autour duquel tourne très rapidement des électrons (cortège électronique).

Principe d’interaction et de détection des rayonnements g et X (photons) Les photons énergétiques émis par les radio-isotopes interagissent avec les électrons des atomes constituants la matière. Ces photons induisent - Ionisation (arrache un électron au cortège électronique  création de charge + et -) - Excitation puis Désexcitation avec émission de lumière. Détecteurs Mettant en jeu l’ionisation dans les gaz ou les solides A scintillation Thermoluminescence (dosimètre passif) ….et les autres

Détecteurs à gaz Chambre remplie de gaz 2 électrodes Ionisation du gaz (création de charges) Les chambres réagissent en fonction de : Composition du gaz Pression du gaz Champ électrique Methode de capture et mesure des charges

Détecteurs à gaz Influence de la haute tension

Détecteurs à scintillation Basé sur l’excitation des électrons Chute des électrons excités et émission de lumière Signal proportionnel à l’énergie, adéquat donc pour la spectrométrie

Scintillateur NaI(Tl) électron excité par le photon l’électron retombe sur son état de base en émettant de la lumière lumière sur photocathode, production d’électrons accélération et multiplication des électrons par les dynodes Anode collecte le signal Lumière Tube photomultiplicateur Système de mesure - Anode Radiation Photocathode Fenêtre optique

Facteurs qui ont une influence sur la mesure

Bruit de fond ou “Background” Rayonnement cosmique, radioactivité naturelle,… Présence d’autres sources Protéger le détecteur Evaluer et prendre en compte le background

Débit de dose en Belgique dû au fond naturel de rayonnement Entre 60 et 130 nSv/h selon la région

Facteurs quantitatifs Détection et définition de l’activité d’une source par détection du rayonnement Tous les rayonnements ne sont pas détectés Toutes les particules ou tous les photons n’interagissent pas avec le détecteur Efficience du détecteur: Dépend de l’énergie du rayonnement et de la géométrie de mesure

Facteurs géométriques Géometrie entre la source et le détecteur Présence de matières absorbantes ou réfléchissantes Loi R² Source auto-absorbante Réflexion des matières dans le détecteur

Détecteur de radioactivité Exemple du Mini 900

Enregistre un certain nombre de coups par unité de temps - seconde (cps); mesure de qualité si isotope et géométrie connus

Responsabilité de l’expert En résumé, pour estimer l’activité d’une source au départ de cps il faut: Soustraire le bruit de fond à la mesure Connaître l’énergie du rayonnement et/ou la nature du radio-isotope. Disposer de la courbe (ou tableau) de calibration du détecteur. Connaître la géométrie (position relative détecteur/source) de calibration. Responsabilité de l’expert

Mesure du débit de dose

Analyse du risque : Mesure de débit de dose Chambre d’ionisation ou GM Débit de dose : 10 nSv/h – 99 mSv/h Dose : 0 – 10 Sv Background : 50 – 200 nSv/h

Bien faire attention aux unités affichées par l’appareil !!! Mesure du débit de dose Bien faire attention aux unités affichées par l’appareil !!! mSv/heure (milliSievert) Divisé par 1000 = µSv/heure (microSievert) nSv/heure (nanoSievert)

Responsabilité de l’expert Une estimation de l’activité de la source (Becquerel ou mCi) peut être déduite du débit de dose pour autant que: L’on connaisse la nature du radio-isotope La source ne soit pas blindée (si elle est blindée, des calculs supplémentaires sont nécessaires) La source puisse être considérée comme ponctuelle (par rapport à la distance de mesure, éviter des effets de géométrie) L’on dispose d’une référence d’un débit de dose/activité par. ex: 37 MBq (1 mCi) de Co-60 = 11,5 µSv/h à 1m Responsabilité de l’expert

Appareils de Mesure Assurer sa protection personnelle Dosimètre TLD Dosimètre à lecture directe (ex : µSv/h et µSv) Détecter si radioactivité scintillateur tube GM (ex : cps - cpm) Mesurer débit de dose Evaluer le débit de dose et risques radiologiques (ex : µSv/h)