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RÉSUMÉ
Le choix des matériaux utilisés pour la détection de rayonnement s’appuie principalement sur les propriétés d’interaction des particules avec la matière et de collection des charges ou des photons générés. Cet article s’attarde à présenter les quatre types de particules présentes dans l’industrie nucléaire : alphas (?), électrons (?), photons (X ou ?) et neutrons. Pour chacune d’elles, sont listées leurs provenances et leurs propriétés d’interaction avec la matière (effets en jeu). Sont également abordés les différents détecteurs disponibles et permettant de les détecter, avec leurs techniques et principes de fonctionnement.
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Lire l’articleAuteur(s)
-
Thierry POCHET : Nuclear Instrumentation Specialist - Chercheur détaché du CEA – Agence Internationale de l’Énergie Atomique (AIEA)
INTRODUCTION
Ce texte doit se lire à la suite des dossiers , consacré aux principes physiques de fonctionnement des détecteurs nucléaires, et , qui présente les différentes classes de détecteurs.
Nous nous focalisons dans ce dossier sur les quatre types de particules présentes dans l’industrie nucléaire : alphas (α), électrons (β), photons (X ou γ) et neutrons. Pour chacune de ces particules nous présentons brièvement leurs origines, leurs propriétés en terme d’interaction avec la matière ainsi que les détecteurs utilisés pour les détecter.
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5. Conclusion
Le choix des matériaux utilisés pour la détection de rayonnement s’appuie principalement sur les propriétés d’interaction des particules avec la matière et de collection des charges ou des photons générés. Peu de progrès sont à attendre dans ce domaine. En ce qui concerne les semi-conducteurs, le choix est restreint et l’évolution est lente car elle est liée à l’amélioration de la pureté cristalline. On peut espérer voir une évolution de la qualité du CdTe ou encore de l’iodure mercurique (HgI2) qui a nourri de nombreux espoirs il y a une vingtaine d’années, mais la croissance cristalline de semi-conducteurs composés présente de multiples difficultés technologiques. En ce qui concerne les matériaux scintillants, la recherche est plus active et les choix potentiels plus nombreux, mais on est toujours à la quête d’un matériau qui présenterait une efficacité de scintillation supérieure à celle du Nal(Tl).
Plus de progrès sont à attendre dans la conception de nouvelles géométries favorisant la collection ou la multiplication des charges. C’est ainsi que les détecteurs à gaz (GEM, MicroMégas) ou encore le CdTe (géométrie hémisphérique) ont considérablement progressé au cours des dernières années.
Les détecteurs sont des dispositifs aujourd’hui bien connus dont les performances sont principalement bornées par la physique et la technologie. Les progrès les plus importants viendront très probablement de l’électronique associée. La numérisation du signal et son traitement en ligne (filtrages optimisés, analyse de la forme des impulsions, déconvolutions de spectres, etc.) permettront de contourner les limitations intrinsèques des détecteurs en améliorant par exemple le rapport signal/bruit, en diminuant le temps mort, en traitant les signaux Compton ou encore en discriminant les particules détectées. Les premiers modules numériques dédiés à la spectrométrie γ sont apparus il y a environ cinq ans et présentent des performances inégalées.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - KNOLL (G.F.) - Radiation Detection and Measurement - . Édité par J. Wiley & Sons.
-
(2) - LEO (W.R.) - Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments - . Édité par Springer-Verlag.
-
(3) - BLANC (D.) - Les rayonnements ionisants - . Édité par Masson.
-
(4) - EVANS (R.D.) - The Atomic Nucleus - . Édité par McGraw-Hill (1955).
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