Détecteurs de radiation: le principe de fonctionnement


Comme nous ne pouvons pas voir, sentir ou goûter les radiations, nous sommes dépendants d’instruments pour indiquer la présence de radiations ionisantes. Le rayonnement est une énergie qui se déplace sous forme de particules ou d’ondes dans des faisceaux d’énergie appelés photons. Parmi les exemples les plus courants, on trouve les micro-ondes utilisées pour la cuisson des aliments, les ondes radio pour la radio et la télévision, la lumière et les rayons X utilisés en médecine.

Radioactivité et ionisation: Explication

La radioactivité est un processus naturel par lequel les atomes instables émettent ou rayonnent un excès d’énergie sous forme de particules ou d’ondes. Ces émissions sont appelées collectivement rayonnements ionisants. Selon la façon dont le noyau perd cet excès d’énergie, soit un atome de même forme et de moindre énergie se forme, soit un noyau et un atome complètement différents se forment.

L’ionisation est une caractéristique particulière des radiations produites lors de la désintégration des éléments radioactifs. Ces radiations sont d’une telle énergie que lorsqu’elles interagissent avec des matériaux, elles peuvent enlever des électrons aux atomes de ces matériaux. Cet effet est la raison pour laquelle les rayonnements ionisants sont dangereux pour la santé, et fournit les moyens par lesquels les rayonnements peuvent être détectés.


Comment fonctionne un détecteur de radiations ?

Il existe deux grandes familles de détecteur de radiations:

Détecteur à scintillation

Le principe de base de cet instrument est l’utilisation d’un matériau spécial qui brille ou “scintille” lorsque le rayonnement interagit avec lui. Le matériau le plus courant est un type de sel appelé iodure de sodium. La lumière produite par le processus de scintillation est réfléchie à travers une fenêtre transparente où elle interagit avec un dispositif appelé tube photomultiplicateur. 

La première partie du tube photomultiplicateur est constituée d’un autre matériau spécial appelé photocathode. Ce dernier produit des électrons lorsque la lumière frappe sa surface. Ces électrons sont ensuite attirés vers une série de plaques appelées dynodes par l’application d’une haute tension positive. Lorsque les électrons de la photocathode frappent la première dynode, plusieurs électrons sont produits pour chaque électron initial frappant sa surface. 


Ce “paquet” d’électrons est ensuite tiré vers la dynode suivante, où une plus grande “multiplication” d’électrons se produit. La séquence se poursuit jusqu’à la dernière dynode, où l’impulsion électronique est maintenant plus importante qu’au début du tube. À ce stade, les électrons sont collectés par une anode à l’extrémité du tube, formant une impulsion électronique. L’impulsion est alors détectée et affichée par l’instrument.

Détecteur rempli de gaz

Cet instrument fonctionne selon le principe suivant : lorsque le rayonnement traverse l’air ou un gaz spécifique, il se produit une ionisation des molécules dans l’air. Lorsqu’une haute tension est placée entre deux zones de l’espace rempli de gaz, les ions positifs sont attirés vers le côté négatif du détecteur (la cathode) et les électrons libres se déplacent vers le côté positif (l’anode). 


Ces charges sont collectées par l’anode et la cathode qui forment alors un très faible courant dans les fils allant vers le détecteur. En plaçant un dispositif de mesure du courant très sensible entre les fils de la cathode et de l’anode, le petit courant est mesuré et affiché sous forme de signal. Plus le rayonnement qui pénètre dans la chambre est important, plus l’instrument affiche de courant. Il existe de nombreux types de détecteurs remplis de gaz, mais les deux plus courants sont la chambre d’ionisation utilisée pour mesurer de grandes quantités de rayonnement et le détecteur GM utilisé pour mesurer de très petites quantités de rayonnement.

Avant d’acheter un détecteur de radiation, il convient de comprendre le principe de fonctionnement de chaque type existant sur le marché. De ce fait, vous saurez choisir le modèle de détection qui répondra parfaitement à vos besoins. 

123 Bricolage
Logo