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Spectrométrie alpha


1. La technique de l’angle solide défini
2. Traitement des résultats
3. Spécificités de la spectrométrie alpha pour les hautes ou basses activités


1. La technique de l’angle solide défini

La technique de mesure utilise la technique de l’angle solide défini (ASD) qui est une méthode absolue. En effet, elle permet d’obtenir l’activité de la source mesurée en n’utilisant que les grandeurs d’un système d’unité : temps et longueurs.

Vue d’ensemble de l’équipement de mesure par angle solide défini

Le dispositif expérimental (cf. Fig. ci-dessous) comprend un détecteur à semi-conducteur (Si implanté). Un collimateur, situé entre la source et le détecteur permet de définir avec précision l’angle solide de détection. Il permet aussi de pouvoir démonter et remonter le détecteur sans modifier l’angle solide. L’ensemble est installé dans une chambre dans laquelle on fait un vide primaire.

Connaissant le rayon du collimateur, la distance source/collimateur, le rayon de la source et son excentration par rapport à l’axe du système, on peut définir le « facteur de géométrie » G fonction de l’angle solide efficace de mesure Ωeff :

G = Ωeff / 4 π

Le produit du taux de comptage ainsi mesuré par 1/G donne l’activité de la source. Naturellement, ceci n’est vrai que si le rayonnement est émis de façon isotrope et si toutes les particules émises dans l’angle solide effectif – et seulement celles-là – sont détectées. Cela implique une efficacité du détecteur égale à l’unité et l’absence de phénomènes tels que la diffusion ou l’absorption. Si ces conditions ne sont pas remplies, les corrections à adopter doivent être connues. Il est également indispensable que le plan du collimateur soit parallèle à celui de la source.

Le signal issu du détecteur est amplifié et mis en forme par une chaîne électronique comprenant un préamplificateur, un amplificateur et un convertisseur analogique/numérique.


2. Traitement des résultats

Il convient tout d’abord, connaissant l’épaisseur de l’ensemble source/support, de définir le facteur de géométrie G de la mesure. Ensuite, on utilise le spectre pour calculer l’activité de la source. Un exemple de spectre figure ci-dessous :

Les sources dont l’activité est mesurée par cette méthode doivent être fines et électro-déposées sur un disque de surface inférieure ou égale à 30 mm. Des incertitudes de 0,5 % sur l’activité sont généralement obtenues.


3. Spécificités de la spectrométrie alpha pour les hautes ou basses activités

Pour les hautes activités (~ 10 kBq), on cherchera plutôt à mesurer la pureté de la source radioactive et la présence éventuelle d’impuretés sera révélée grâce à un détecteur ayant une bonne résolution spectrale (15 keV). En contrepartie, ce détecteur a un faible diamètre.

Pour les basses activités (~ 1 Bq), les comptages pouvant être assez longs, le laboratoire est équipé de 3 chambres (cf. photo ci-dessus) comprenant des détecteurs de diamètre croissants. Un grand diamètre défavorise la résolution spectrale mais améliore l’angle solide de détection.


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