Détection des rayons ionisants (PCEM1)

Résumé du document

Les détecteurs de particules, matérielles ou photon, sont à la base de l'utilisation diagnostic des rayonnements ionisants et de la dosimétrie. L'interaction entre le rayonnement et la matière est un échange d'énergie avec les électrons du milieu conduisant à l'ionisation et l'excitation de ce dernier.
L'objectif d'un détecteur est de convertir l'énergie « invisible » des rayonnements en signal mesurable (...)

Extraits

[...] Il y a création d'un signal électrique. La quantité d'électricité q recueillie sur l'anode dépend de l'énergie du rayonnement et de la tension V Recombinaisons: faibles valeurs de les ions formés se recombinent. Le recueil des charges est incomplète (sur anode) Collecte primaire totale: le plateau correspond au recueil sur l'anode de toutes les charges créés (chambre d'ionisation (air, gaz) 60 à 300V) Amplification proportionnelle: les ions primaires sont accélérés par le champ électrique et engendre des ionisations secondaires ce qui augmente q (qui est proportionnel à la quantité d'électricité créée par les ionisations primaires). [...]

[...] Le cristal est transparent aux photons de scintillation qui atteignent l'élément suivant: le photo-multiplicateur (PM). Le photo-multiplicateur Le PM permet de transformer l'énergie des photons de scintillation en un flux d'électrons puis d'amplifier ce flux jusqu'à atteindre une quantité d'électricité mesurable. Il est constitué de deux éléments: la phocathode cellule photo-électrique) qui émet des électrons si il y a de la lumière. La dynode (sorte de multiplicateur d'électrons) chargée positivement et à potentiel croissant. Les électrons sont recueillis sur l'anode ou ils donnent naissance à une impulsion électrique très brève, amplifiée et comptée. [...]

[...] De cette manière, on distingue: Les détecteurs non paralysables ou à temps de résolution fixe τ n'est pas affecté par les interactions suivantes. Et les détecteurs paralysables ou à temps résolutif cumulatif τ est reconduit par les interactions suivantes. Bruit de fond La détection d'événements ambiants, de contamination ou de bruit d'appareillage constitue le mouvement propre du détecteur. Absorption de rayonnement La quantification d'une source peut être faussée si le rayonnement est atténué avant d'atteindre le détecteur (en scintigraphie il y arrive qu'il y ait une auto-absorption des par exemple). [...]

[...] Application des détecteurs à scintillation solide Les compteurs à cristal puits qui déterminent in vitro l'activité de radio- éléments émetteurs γ. L'angle solide de détection (proche de 4π) permet un rendement de comptage élevé. Les sondes de comptage externe (munies d'un collimateur) pour déterminer le rayonnement γ d'un radio-élément dans un organe (exemple de la thyroïde après injection d'iode 123). Les caméras à scintillation ou γ caméras qui utilisent des cristaux scintillants de grandes dimensions et une batterie de PM qui permettent de déterminer le point d'impact du photon incident. [...]

[...] Le détecteur SC ont un rendement par unité de volume plus élevé que les détecteurs à gaz car les interactions rayonnement/matière sont plus nombreuses. Les détecteurs à scintillation solide Ils permettent un comptage individuel des particules détectées et délivrent un signal proportionnel à l'énergie de la particule incidente. On peut dès lors réaliser des analyses spectrométriques qui sont primordiales pour la détection des rayons γ. Le scintillateur est un cristal dans lequel se déroulent deux phénomènes: 1. Absorption de l'énergie du rayonnement incident avec création d'ionisation et excitation 2. Émission de photons (scintillation) lors de la désexcitation. [...]