Détecteurs de germanium et leurs caractéristiques

Détecteur

• Un ensemble de détection convertit l'énergie invisible des rayonnements ionisants en un signal mesurable.
• Ce système repose sur la collecte des paires électron-ion créées lors du passage d'une particule ionisante.
• Tous les rayonnements ionisants ne peuvent pas être analysés par tous les détecteurs.

Phénomènes physiques lors de la détection des rayonnements ionisants

• Ionisation: Les rayonnements ionisants interagissent avec les atomes, arrachant des électrons. Cette ionisation permet de convertir l'énergie des rayonnements en un signal mesurable.
• Effet photoélectrique: Un photon transfère toute son énergie à un atome, entraînant l'éjection d'un électron. Ce phénomène est crucial dans les détecteurs de scintillation.
• Effet Compton: Un photon interagit avec un électron, réduisant son énergie et l'éjectant. Ce processus est important dans la détection des rayonnements gamma.
• Création de paires: Des photons très énergétiques créent des paires électron-positron lorsqu'ils interagissent avec un champ électrique proche d'un noyau atomique.

Caractéristiques d'un bon détecteur nucléaire

• Résolution en énergie: Capacité du détecteur à distinguer des radiations de différentes énergies. La largeur à mi-hauteur (FWHM) du pic d'énergie d'un rayonnement doit être la plus étroite possible.
• Efficacité de détection: Rapport entre le nombre de particules détectées et le nombre total émis par une source. Cette valeur dépend de l'angle solide et du type de rayonnement.
• Temps mort: Temps nécessaire au détecteur pour analyser un événement. Si ce temps est trop court, l'analyse du prochain événement sera affectée.
• Mode de fonctionnement: Le mode de fonctionnement d'un détecteur peut être courant ou impulsionnel. Le mode courant mesure un courant total sur une période, tandis que le mode impulsionnel analyse chaque signal électrique pour extraire des informations précises sur chaque impulsion.

Résolution en énergie

• La résolution en énergie est mesurée en % de la capacité du détecteur à distinguer les radiations de différentes énergies.
• Elle est équivalente à la largeur à mi-hauteur (FWHM) du pic d'énergie d'un rayonnement mesuré par rapport à l'énergie de ce pic.
• La résolution idéale présentera la largeur à mi-hauteur la plus faible possible.

Efficacité de détection

• Rapport entre les événements enregistrés par le détecteur et les événements émis par la source.
• Cet indicateur est essentiel pour évaluer la capacité du détecteur à enregistrer des données.
• Les événements enregistrés doivent s'approcher au maximum des événements émis.

Temps mort

• Temps requis par le détecteur pour analyser un événement. Un temps mort trop court rend l'analyse du prochain événement impossible.
• Un détecteur paralysable prend en compte tous les événements qui ont subi une déformation.
• Un détecteur non paralysable, utilise des temps préétablis pour prendre tous les événements sans déformation.

Modes de fonctionnement

• Mode courant: Mesure le courant total sur une période et indique si les électrons sont radioactifs ou non.
• Mode impulsionnel: Utilise un voltmètre et une cellule RC (résistance-capacité) pour analyser chaque signal électrique provenant du détecteur et extraire des informations précises sur chaque impulsion.

Bruit de fond

• Signaux reçus par le détecteur en l'absence de source de radiation.
• Il est nécessaire de connaître le bruit de fond pour distinguer la radioactivité d'une source spécifique.
• Le bruit suit une distribution statistique.

Détecteur à scintillation

• Utilise le Nal (iodure de sodium dopé au thallium) pour convertir les rayonnements ionisants en lumière (scintillation).
• La lumière est ensuite convertie en un signal électrique par un photomultiplicateur.
• Le dopage au thallium améliore les propriétés de scintillation du cristal.
• Les conditions de fonctionnent sont très spécifiques pour assurer une bonne performance.

Détecteur film dosimétrique

• Utilise un film exposé aux radiations pour mesurer la dose de rayonnement.
• Le noircissement du film est évalué par un densitomètre.
• Le film est recouvert de deux émulsions (rapide et lente) pour mesurer une large gamme de doses.
• Plus de 40 mSv demande l'étape de décapage pour mesurer la dose de rayonnement.

Détecteur gazeux (chambre d'ionisation)

• Utilise un gaz ionisé pour mesurer les radiations ionisantes.
• La production de charges électriques est proportionnelle à l'ionisation, indiquant la dose.
• Les cinq zones de fonctionnement traduisent les différentes étapes de fonctionnement du détecteur.
• La mesure de l'ionisation générée par les radiations est utilisée pour déterminer la dose reçue.

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