DETECTION DES RAYONNEMENTS IONISANTS

A) DEFINITIONS DES GRANDEURS DOSIMETRIQUES B) TYPES DE DETECTEURS 1 ) CLASSIFICATIONS 2 ) COMPTEUR A DECHARGE 3 ) COMPTEUR A SCINTILLATION 4 ) EMULSIONS PHOTOGRAPHIQUES 5 ) DETECTEUR A SEMI - CONDUCTEUR 6 ) AUTRES DETECTEURS

Énergie transportée : champ de rayonnement N nombre de particules ( photons ) E énergie transportée E =  Ni Ei FLUX : Variation par unité de temps particulaire particules s-1 énergétique J s-1 N = d N d t  = d E

FLUENCE : Variation par unité de surface particulaire particules m-2 énergétique J m-2  = d N d s F = d E DEBIT DE FLUANCE particulaire particules m-2 s-1 énergétique J m-2 s-1 d N d s d t  = d E d s d t f =

Mesure de l ’énergie transportée : calorimétrie avec un corps noir ne subissant pas de modification chimique E = J m c T Q T: 10 -6 °K Précision: 5%

CLASSIFICATIONS des DETECTEURS Suivant le mécanisme d ’interaction ionisation excitation Suivant l ’état du matériau gaz liquide solide

COMPTEUR A DECHARGE Détecteur à gaz + - + - - R C + - + + + -

Compteur proportionnel Charge collectée 100 200 1100 1400 1 2 3 4 5 6 Q Geiger Müller :avalanche Chambre d ’ionisation f ( E ) Recombinaison partielle V Compteur proportionnel

CHAMBRE D ’ IONISATION Débit de dose absorbée grâce paroi convenable tissu profond 1kg cm-2 cristallin 0,3g cm -2 peau 7mg cm-2 Exemple de détecteur de rayonnement à chambre d ’ionisation mesurant un débit de dose absorbée : Badyline 81 de Nardeux,ZA de Courtaboeuf 91940 Les Ulis Paroi interchangeable

COMPTEUR A SCINTILLATION Substance scintillatrice h Phosphorescence a  Fluorescence e- P+

Scintillateurs minéraux sulfure de Zn ( Ag ) a , p+ ,  I Na ( Tl ) X,  Scintillateurs Organiques anthracènes a , p+ ,  naphtalène Scintillateurs liquides Scintillateurs Organiques dans xylène ou toluène

PHOTOMULITPLICATEUR Photon de fluorescence du scintillateur arrache un électron au niveau d ’une photocathode Différence de potentiel électrique V énergie cinétique eV plusieurs électrons arrachés En cascade

Gain ~ 106 anode dynode photocathode cristal signal Capacité parasite 1000v anode 800 600 HT dynode 400 200 photocathode cristal Gain ~ 106

EMULSIONS PHOTOGRAPHIQUES Suspension de cristaux Br- Ag+ ions Ag+ interstitiels impuretés S- dans une gélatine fixée sur une feuille de polyester Rayonnement ionisant Br- Br + e- + S- S- - S- - attire un ion Ag+ interstitiel S- - + Ag+ S- Ag germe d ’argent métallique : IMAGE LATENTE Révélateur : Réducteur cède e- aux cristaux avec 1 germe Fixateur : Solubilisation du reste de Br- Ag+

ion Ag+ ion Br - Germe Ag Barrière négative

La formation de l ’image latente Le processus de développement. En A and B les électrons du réducteur sont repoussés C - F formation des grains d ’Ag A B C D E F e- Br S-- e- A B Ag Ag+ C D La formation de l ’image latente

30x 300x 1200x 2000x

DETECTEUR A SEMI - CONDUCTEUR Semi - conducteur extrinsèque différence d ’énergie entre la bande de valence et la bande de conduction est nettement plus faible que pour les isolants Bande de conduction Bande de valence e- 1 eV trou électronique 0,01 eV + Ea Eb Donneur e- Type N Type P

Chambre d ’ionisation solide + - N P Champ électrique 105 Vm-1 N P e-

AUTRES DETECTEURS THERMOLUMINESCENTS Défauts d ’un réseaux cristallin RADIOLUMINESCENTS Modification de la fluorescence CHIMIQUES Fe 2+ Fe 3+ + e-