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) • Interaction • 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 - Radiation Anode 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 Courbes de réponse de la sonde 44A et 44B (Mini 900) 44A = fenêtre en Aluminium 44B = fenêtre en Béryllium (!!! toxique) 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 Mesure du débit de dose • Bien faire attention aux unités affichées par l’appareil !!! • mSv/heure (milliSievert) • Divisé par 1000 = • µSv/heure (microSievert) • Divisé par 1000 = • nSv/heure (nanoSievert) 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)