Détecteurs

Utilisation d’un portique de détection de substances radioactives
- Session de formation 2011 -
Instruments de mesure de radioactivité
Comment les utiliser ?
Pascal Carlier
La matière, l’atome et ses constituants
La matière est constituée d’atome
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 matières.
• 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
Courbes de réponse de la sonde 44A et 44B (Mini 900)
44A = fenêtre en Aluminium
44B = fenêtre en Béryllium (!!! toxique)
En résumé, pour estimé 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 doses
Evaluer le débit de dose et risques
radiologiques
(ex : µSv/h)
Exercices pratiques