Le compteur Geiger , également connu sous le nom de compteur Geiger-Mueller , est un appareil électrique qui détecte différents types de rayonnements ionisants . Cet appareil doit son nom aux deux physiciens qui ont inventé le compteur en 1928. Mueller était un élève de Hans Geiger. Le compteur Geiger est largement utilisé dans des applications telles que la dosimétrie des rayonnements, la protection radiologique , la physique expérimentale et l’industrie nucléaire. Un compteur Geiger se compose d’un tube Geiger-Müller (l’élément de détection qui détecte le rayonnement) et de l’électronique de traitement, qui affiche le résultat.
Le compteur Geiger peut détecter les rayonnements ionisants tels que les particules alpha et bêta , les neutrons et les rayons gamma en utilisant l’effet d’ionisation produit dans un tube Geiger – Müller, qui donne son nom à l’instrument. La tension du détecteur est ajustée pour que les conditions correspondent à la région Geiger-Mueller .
Principe de base des compteurs Geiger
Le compteur Geiger a une cathode et une anode qui sont maintenues à haute tension, et le dispositif est caractérisé par une capacité qui est déterminée par la géométrie des électrodes. Dans un compteur Geiger, le gaz de remplissage de la chambre est un gaz inerte qui est ionisé par un rayonnement incident et un gaz de trempe de 5 à 10% d’une vapeur organique ou d’un gaz halogène pour empêcher les impulsions parasites en éteignant les avalanches d’électrons.
Lorsque le rayonnement ionisant pénètre dans le gaz entre les électrodes, un nombre fini de paires d’ions se forme. Dans l’air, l’énergie moyenne nécessaire pour produire un ion est d’environ 34 eV, donc un rayonnement de 1 MeV complètement absorbé dans le détecteur produit environ 3 x 10 4paire d’ions. Le comportement des paires d’ions résultantes est affecté par le gradient potentiel du champ électrique dans le gaz et le type et la pression du gaz de remplissage. Sous l’influence du champ électrique, les ions positifs se déplaceront vers l’électrode chargée négativement (cylindre extérieur) et les ions négatifs (électrons) migreront vers l’électrode positive (fil central). Le champ électrique dans cette région empêche les ions de se recombiner avec les électrons. À proximité immédiate du fil d’anode, l’intensité du champ devient suffisamment grande pour produire des avalanches de Townsend. Ces avalanches peuvent être déclenchées et propagées par des photons émis par des atomes excités dans l’avalanche d’origine. Étant donné que ces photons ne sont pas affectés par le champ électrique, ils peuvent interagir loin (par exemple latéralement à l’axe) de l’avalanche primaire, l’ensemble du tube Geiger participe au processus. Un signal fort (le facteur d’amplification peut atteindre environ 10 10 ) est produit par ces avalanches de forme et de hauteur indépendamment de l’ionisation primaire et de l’énergie du photon détecté. Le facteur d’amplification élevé du compteur Geiger est l’avantage majeur par rapport à la chambre d’ionisation. Le compteur Geiger est donc un appareil beaucoup plus sensible que les autres chambres. Il est souvent utilisé dans la détection des rayons gamma de bas niveau et des particules bêta pour cette raison.
Étant donné que les ions positifs ne se déplacent pas loin de la région d’avalanche, un nuage d’ions chargé positivement perturbe le champ électrique et met fin au processus d’avalanche. En pratique, la fin de l’avalanche est améliorée par l’utilisation de techniques de «trempe» .
La collecte de tous ces électrons produira une charge sur les électrodes et une impulsion électrique à travers le circuit de détection. Chaque impulsion correspond à une interaction rayons gamma ou neutrons. La hauteur d’impulsion n’est pas proportionnelle au nombre d’électrons d’origine produits. Par conséquent, les compteurs Geiger ne sont pas capables d’identifier les particules et de mesurer l’énergie (spectroscopie). Étant donné que le processus d’amplification de charge améliore considérablement le rapport signal / bruit du détecteur, l’amplification électronique ultérieure n’est généralement pas requise.
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