Particules alpha
Détecteurs nucléaires - Différents types de particules à détecter

1.1 Introduction

Les α (ions ⁴He) sont issus de la désintégration de certains atomes lourds instables. Le tableau 1 liste quelques émetteurs α. Ce sont des particules monoénergétiques dont l’énergie est comprise entre 4 et 7 MeV.

Les α sont lourds et leurs parcours dans la matière est toujours très court comme on peut le voir dans les exemples du tableau 2.

Les α n’ont par conséquent aucune difficulté à être absorbés dans un détecteur. En revanche, pour une mesure spectrométrique, il faut s’assurer qu’ils ne vont pas perdre une partie de leur énergie dans l’air ou dans la zone morte de la fenêtre d’entrée du détecteur avant d’atteindre la zone sensible. Il est donc nécessaire de travailler sous vide ou au contact de la source. La fenêtre d’entrée a pour but de protéger le détecteur. Il peut s’agir soit de l’enveloppe métallique contenant le gaz d’un détecteur, soit d’une couche de passivation sensée protéger la surface du silicium. On verra dans les exemples qui suivent comment l’épaisseur de cette zone est minimisée.

En règle générale, la détection α est une mesure à faible taux de comptage. Pour augmenter la sensibilité de détection, on privilégie les détecteurs de grande surface.

Les émetteurs α sont aussi dans la plupart des cas des émetteurs X ou γ. La détection α est pourtant recherchée car l’efficacité intrinsèque d’un détecteur α est de l’ordre de 100 % et comme le signal déposé est beaucoup plus grand que pour n’importe quelle autre particule, il est aisé de faire une discrimination en amplitude.

1.2 Interaction avec la matière

Les α sont des particules chargées lourdes, elles interagissent par interaction coulombienne avec le cortège électronique des atomes. Étant beaucoup plus lourdes que les électrons et chargées positivement (2+) elles ont un parcours relativement rectiligne dans la matière le long duquel elles vont ioniser et exciter des atomes. Ce processus se caractérise par une perte d’énergie par unité de longueur (dE/dx) que l’on peut exprimer par la relation de Bethe :