Détection des rayonnements ionisants

La détection des rayonnements ionisants repose sur l'exploitation des résultats de leurs interactions avec la matière.

Un système composé d'un milieu détecteur, où l'interaction du rayonnement donne un signal primaire (électrique, lumineux, thermique).

Il amplifie le signal et le traite pour le rendre utilisable, comme le comptage des particules.

Activemètre, gamma caméra, dosimètres, compteurs gamma, etc.

Un rayonnement qui traverse un milieu matériel perd une partie ou toute son énergie, créant un effet.

La possibilité d'observer et de comprendre l'effet du rayonnement sur la matière.

Un détecteur est composé d'une sonde, un système d'amplification, un système de traitement du signal et un système de visualisation.

Le détecteur peut mesurer le taux de comptage des particules, l'énergie des particules, la dose absorbée, ou le débit de dose absorbée.

Un détecteur à ionisation de gaz est un dispositif qui utilise l'ionisation d'un gaz pour détecter le passage de particules ionisantes.

L'ionisation est le processus par lequel un atome ou une molécule neutre perd ou gagne un ou plusieurs électrons, créant des ions chargés.

Le régime de recombinaison partielle est un régime de fonctionnement du détecteur à ionisation de gaz où les ions se recombinent partiellement avant d'atteindre les électrodes.

Le régime d'ionisation primaire est un régime de fonctionnement du détecteur à ionisation de gaz où tous les électrons créés par l'ionisation primaire sont collectés.

Le régime de proportionnalité est un régime de fonctionnement du détecteur à ionisation de gaz où le nombre d'électrons collectés est proportionnel au nombre d'électrons primaires.

Une chambre d'ionisation est un type de détecteur à ionisation de gaz qui fonctionne dans le régime d'ionisation primaire.

Un compteur proportionnel est un type de détecteur à ionisation de gaz qui fonctionne dans le régime de proportionnalité.

Le coefficient de multiplication gazeux est un facteur qui représente le nombre moyen d'électrons secondaires créés par un électron primaire.

Dans cette région, le nombre d'ions collectés n'est plus proportionnel au nombre d'ions primaires. Aucun détecteur ne fonctionne dans cette région car le signal est irrégulier et imprévisible.

Dans cette région, chaque ionisation primaire provoque une avalanche d'ions secondaires, rendant le nombre d'ions collectés indépendant du nombre initial d'ions. Le signal est grand et constant.

Au-dessus de 1400 à 1500 V, le détecteur devient instable en raison de décharges permanentes et est donc inutilisable.

Un type de détecteur qui exploite l'ionisation du gaz pour détecter les particules ionisantes.

Tous les électrons générés par l'ionisation sont collectés, ce qui produit un signal proportionnel à l'énergie de la particule incidente.

Une enceinte contenant de l'air ou un gaz sous pression, avec des électrodes entre lesquelles une tension est appliquée.

Un exemple de chambre d'ionisation utilisée pour détecter les rayons X et gamma.

La Babyline est utilisée en radioprotection pour mesurer les rayonnements X et gamma d'une certaine énergie.

Un appareil qui mesure le débit de dose au niveau de la couche basale de l'épiderme. Il peut être utilisé pour évaluer le débit de dose en profondeur et au niveau du cristallin avec un capot en matériau équivalent-tissu.

Un appareil qui mesure l'activité de sources radioactives liquides de volumes variables contenues dans des flacons ou des seringues.

Une chambre d'ionisation à puits, une alimentation haute tension stabilisé, un électromètre pour mesurer l'intensité du courant d'ionisation, un électronique de calcul de l'activité et un dispositif d'affichage.

Chaque ionisation primaire entraîne des avalanches d'ions multipliées en chaîne, ce qui provoque une impulsion d'amplitude grande et constante pour une ddp donnée. Le signal est indépendant de l'énergie de la particule.

Il y a différents types de compteurs proportionnels : cylindrique, étanche ou à circulation de gaz.

Les chambres d'ionisation servent à mesurer le débit de dose.

Les compteurs Geiger-Muller sont utilisés pour détecter les rayonnements ionisants.

L'amplitude de l'impulsion de tension produite par un détecteur à scintillation est proportionnelle à l'énergie du rayonnement incident.

Le préamplificateur est un composant électronique présent dans les détecteurs à scintillation. Il a pour rôle de mettre en forme les impulsions électriques brutes générées par le photomultiplicateur. Il prépare le signal pour une amplification ultérieure.

L'amplificateur est un composant électronique utilisé dans les détecteurs à scintillation. Son rôle est d'amplifier le signal provenant du préamplificateur de manière proportionnelle. Cela permet d'obtenir un signal plus important et donc plus facile à mesurer.

La spectrométrie est une technique qui permet de déterminer l'énergie des rayonnements détectés en analysant l'amplitude des impulsions électriques produites par le détecteur à scintillation.

Un compteur, utilisé en association avec un détecteur à scintillation, sert à compter le nombre d'impulsions électriques produites par le détecteur, ce qui correspond au nombre d’événements de rayonnement détectés. Il peut être mécanique ou électronique.

Un scintigraphe à balayage est un appareil utilisé en médecine nucléaire pour la scintigraphie qui utilise une sonde à scintillation mobile pour détecter les émissions gamma d'un radiotraceur injecté au patient. Il était utilisé au début de la médecine nucléaire pour la scintigraphie thyroïdienne.

La gamma caméra de type Anger est un appareil de médecine nucléaire qui utilise un ou plusieurs détecteurs à scintillation pour produire des images de la distribution d'un radiotraceur dans le corps du patient. Elle peut acquérir des images planaires, réaliser des balayages du corps entier, des acquisitions dynamiques et des acquisitions tomographiques.

Un collimateur est un dispositif utilisé dans les détecteurs à scintillation, notamment les gamma caméras, pour limiter le champ de vision du détecteur en ne laissant passer que les rayons provenant d'une direction spécifique. Cela permet d'améliorer la qualité des images obtenues en médecine nucléaire.

Un compteur à cristal puits est utilisé pour mesurer l'activité in vitro des radioéléments émetteurs gamma. Il est composé d'un cristal scintillant en forme de puits, d'un photomultiplicateur (PM) et d'une électronique associée.

Les détecteurs semi-conducteurs sont des dispositifs de détection plus récents. Ils surpassent les compteurs à scintillation et à gaz grâce à leur excellente résolution en énergie.

Les détecteurs semi-conducteurs sont faits de deux semi-conducteurs placés entre deux électrodes et polarisés en sens inverse par une source de tension continue. Cette tension crée un champ électrique dans la jonction p-n.

Le principe de fonctionnement des détecteurs semi-conducteurs est basé sur l'ionisation. Le semi-conducteur qui constitue le lieu d'ionisation est comparable à une chambre d'ionisation solide.

Sous l'effet du champ électrique, les électrons créés par l'ionisation sont collectés, les trous se déplacent et l'on obtient une impulsion électrique. Les détecteurs semi-conducteurs offrent une efficacité de détection supérieure et une résolution en énergie excellente.

En 1896, Henri Becquerel a découvert la radioactivité en observant le noircissement de plaques photographiques proches d'un sel d'uranium.

Les rayonnements ionisants, traversant l'émulsion photographique, mettent en mouvement des électrons secondaires qui ionisent et excitent les atomes. Le développement augmente le nombre d'atomes d'argent, formant des grains métalliques visibles.

L'émulsion photographique est un détecteur sensible à la lumière, utile pour détecter les particules chargées car le rayonnement laisse une trace visible.