Quels sont les avantages et les inconvénients des compteurs proportionnels – Définition

Un  compteur proportionnel , également appelé détecteur proportionnel , est un appareil électrique qui détecte différents types de rayonnements ionisants. La tension du détecteur est ajustée pour que les conditions correspondent à la région proportionnelle . Dans cette région, la tension est suffisamment élevée pour fournir aux électrons primaires une accélération et une énergie suffisantes pour qu’ils puissent ioniser des atomes supplémentaires du milieu. Ces ions secondaires ( amplification de gaz ) formés sont également accélérés, provoquant un effet connu sous le nom d’ avalanches de Townsend , qui crée une seule impulsion électrique importante.

Avantages des compteurs proportionnels

• Amplification . Les compteurs proportionnels gazeux fonctionnent généralement dans des champs électriques élevés de l’ordre de 10 kV / cm et atteignent des facteurs d’amplification typiques d’environ 10 ⁵ . Comme le facteur d’amplification dépend fortement de la tension appliquée, la charge collectée (signal de sortie) dépend également de la tension appliquée et les compteurs proportionnels nécessitent une tension constante. Le facteur d’amplification élevé du compteur proportionnel est l’avantage majeur par rapport à la chambre d’ionisation.
• Sensibilité . Le processus d’amplification de charge améliore considérablement le rapport signal / bruit du détecteur et réduit l’amplification électronique ultérieure requise. 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. Les instruments de détection proportionnelle sont très sensibles aux faibles niveaux de rayonnement. De plus, lors de la mesure de la sortie de courant, un détecteur proportionnel est utile pour les débits de dose
  car le signal de sortie est proportionnel à l’énergie déposée par ionisation et
  donc proportionnel au débit de dose.

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  Spectroscopie . Grâce à des dispositions fonctionnelles, des modifications et une polarisation appropriées, le compteur proportionnel peut être utilisé pour détecter un rayonnement alpha, bêta, gamma ou neutronique dans des champs de rayonnement mixtes. De plus, les compteurs proportionnels sont capables d’ identifier les particules et de mesurer l’énergie (spectroscopie). La hauteur d’impulsion reflète l’énergie déposée par le rayonnement incident dans le gaz détecteur. En tant que tel, il est possible de distinguer les impulsions plus grandes produites par les particules alpha des impulsions plus petites produites par les particules bêta ou les rayons gamma .

Inconvénients des compteurs proportionnels

• Tension constante . Lorsque les instruments fonctionnent dans la région proportionnelle, la tension doit être maintenue constante . Si une tension reste constante, le facteur d’amplification du gaz ne change pas non plus. Le principal inconvénient de l’utilisation de compteurs proportionnels dans les instruments portables est qu’ils nécessitent une alimentation et un amplificateur très stables pour assurer des conditions de fonctionnement constantes (au milieu de la région proportionnelle). Ceci est difficile à fournir dans un instrument portable, et c’est pourquoi les compteurs proportionnels ont tendance à être davantage utilisés dans les instruments fixes ou de laboratoire.
• Trempe. Pour chaque électron collecté dans la chambre, il reste un ion gaz chargé positivement. Ces ions gazeux sont lourds par rapport à un électron et se déplacent beaucoup plus lentement. Les électrons libres sont beaucoup plus légers que les ions positifs, ils sont donc attirés vers l’électrode centrale positive beaucoup plus rapidement que les ions positifs ne sont attirés vers la paroi de la chambre. Le nuage d’ions positifs qui en résulte près de l’électrode entraîne des distorsions dans la multiplication des gaz. Finalement, les ions positifs s’éloignent du fil central chargé positivement vers la paroi chargée négativement et sont neutralisés en gagnant un électron. Dans le processus, une certaine énergie est dégagée, ce qui provoque une ionisation supplémentaire des atomes de gaz. Les électrons produits par cette ionisation se déplacent vers le fil central et se multiplient en route. Cette impulsion de charge n’est pas liée au rayonnement à détecter et peut déclencher une série d’impulsions. Dans la pratique, la fin de l’avalanche est améliorée par l’utilisation de «techniques de trempe .

Special Reference: U.S. Department of Energy, Instrumantation and Control. DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 of 2. June 1992.