Dosimétrie des rayonnements

Selon la CIPR (Publication 103), le Système de Protection Radiologique est basé sur les trois principes suivants:

1. Justification . « Toute décision qui modifie la situation d’exposition aux radiations devrait faire plus de bien que de mal. »
2. Optimisation de la protection . «Les doses doivent toutes être maintenues à un niveau aussi bas que raisonnablement possible, en tenant compte des facteurs économiques et sociétaux.» (Connu sous le nom d’ALARA ou ALARP)
3. Limitation de dose . « La dose totale à un individu … ne doit pas dépasser les limites appropriées. »

L’un de ces principes est l’optimisation de la protection, qui nécessite que:

«Les doses doivent toutes être maintenues à un niveau aussi bas que raisonnablement possible» .

Cette déclaration est connue sous le nom de principe ALARA . ALARA est un acronyme pour «aussi bas que raisonnablement possible». Le principe ALARA signifie que nous devons faire tous les efforts raisonnables pour maintenir les expositions aux rayonnements aussi en dessous des limites de dose dans cette partie que cela est pratique compatible avec le but pour lequel l’activité autorisée est entreprise, tout en ne gaspillant pas beaucoup de argent, temps et efforts pour le faire. Le principe ALARA découle du fait que du temps, des efforts et de l’argent infinis pourraient être dépensés pour réduire un risque à zéro.

ALARA et protection contre les radiations

Si la source de rayonnement est trop intensive et que le temps ou la distance n’assurent pas une radioprotection suffisante, le blindage doit être utilisé. La protection contre les radiations est généralement constituée de barrières de plomb, de béton ou d’eau. Il existe de nombreux matériaux qui peuvent être utilisés pour la protection contre les radiations, mais il existe également de nombreuses situations en matière de radioprotection. Cela dépend fortement du type de rayonnement à protéger, de son énergie et de nombreux autres paramètres.

Généralement, le blindage des rayons gamma est basé sur la théorie de l’atténuation , qui utilise le concept de couches à demi-valeur. La couche de demi-valeur exprime l’épaisseur du matériau absorbant nécessaire pour réduire l’intensité du rayonnement incident d’un facteur deux . En conséquence, selon la théorie de l’atténuation, il est impossible de protéger complètement le rayonnement , car l’atténuation est exponentielle. Presque chaque fois qu’un rayonnement, aussi petit soit-il, traverse le bouclier anti-rayonnement.

Rappelons que le système de protection est aujourd’hui basé sur l’ hypothèse LNT , en supposant que tous les rayonnements sont mauvais et que l’effet délétère (essentiellement le risque de cancer) augmente linéairement avec une dose sans seuil (commencer à zéro). Mais nous ne pouvons pas protéger complètement le rayonnement, car cela nécessiterait des écrans de rayonnement d’épaisseur infinie. Quelle est donc l’épaisseur optimale du bouclier anti-rayonnement? Étant donné que la dose zéro ne peut être atteint, nous ne pouvons minimiser les effets du rayonnement A de la L OW A s est R easonable A chievable (le ALARA– principe). Le principe ALARA se reflète également dans les limites de dose. En général, ces limites sont fixées pour limiter les effets stochastiques à un niveau acceptable et pour empêcher complètement les effets déterministes .

ALARA et ALARP

Le terme ALARP provient de la législation britannique, en particulier de la loi de 1974 sur la santé et la sécurité au travail, etc., qui exige «la fourniture et l’entretien d’installations et de systèmes de travail qui sont, dans la mesure du possible, sûrs et sans risques pour la santé». L’expression So Far As is Reasonably Practicable ( SFARP ) dans cette clause et des clauses similaires est interprétée comme conduisant à une exigence selon laquelle les risques doivent être réduits à un niveau aussi bas que raisonnablement praticable (ALARP). ALARP, utilisé surtout au Royaume-Uni, est un terme beaucoup plus large que ALARA, car il est applicable dans divers domaines de la réglementation et de la gestion des systèmes critiques pour la sécurité et liés à la sécurité.

Le terme «aussi bas que raisonnablement possible» (ALARA) utilisé dans le principe d’optimisation est synonyme d’ALARP et est le terme utilisé pour décrire le processus de réduction des risques en dehors du Royaume-Uni. Le terme ALARA, ou «aussi bas que raisonnablement possible» est utilisé de manière interchangeable aux États-Unis d’Amérique, presque exclusivement dans le domaine de la radioprotection. ALARA et ALARP sont considérés comme équivalents en termes de sens et de finalité.

Contrairement à la contamination , le rayonnement ne peut se propager par aucun moyen. Il parcourt les matériaux jusqu’à perdre son énergie. L’exposition à l’ionisation ne signifie pas nécessairement que l’objet devient radioactif (à l’exception d’un rayonnement neutronique très rare). Pour devenir radioactif, vous devez contenir des matières radioactives. En général, il existe deux façons de devenir radioactif:

• Exposition au rayonnement neutronique . Les neutrons n’interagissent qu’avec les noyaux atomiques et peuvent être capturés par le noyau cible. Cette réaction est connue sous le nom de capture radiative et cette réaction rend la matière radioactive. La désintégration radioactive de ces radionucléides produits est spécifique à chaque élément (nucléide). Chaque nucléide émet les rayons gamma caractéristiques . Un rayonnement neutronique important n’est généralement trouvé qu’à l’intérieur des réacteurs nucléaires. Mais cela ne signifie pas que vous ne pouvez pas rencontrer de neutrons dans la vie quotidienne. Des neutrons sont également produits dans la haute atmosphère. Les rayons cosmiques interagissent avec les noyaux de l’atmosphère et produisent également des neutrons de haute énergie . Selon UNSCEAR, la fluidité des neutrons est de 0,0123 cm ^-2 s^–1 au niveau de la mer pour une latitude géomagnétique de 45 N. Sur cette base, la dose annuelle effective des neutrons au niveau de la mer et à 50 degrés de latitude est estimée à 0,08 mSv (8 mrem).
• Apport de matières radioactives. L’apport de matières radioactives peut se produire par diverses voies telles que l’ingestion de contamination radioactive dans les aliments ou les liquides. C’est le principe qui sous-tend l’utilisation médicale ( médecine nucléaire ) de nombreuses matières radioactives, car il facilite l’imagerie, le diagnostic et d’autres domaines. La médecine nucléaire utilise de très petites quantités de matières radioactives appelées radiotraceurs , qui sont prises en interne, par exemple par voie intraveineuse ou orale. Entre la courte demi-vie des éléments impliqués et les moyens naturels de l’organisme de disposer de nombreux éléments radioactifs, la radioactivité individuelle d’une personne est généralement de courte durée.

Quelle est la réponse? Une personne devient «radioactive» si des particules de poussière contenant divers radio-isotopes atterrissent sur la peau ou les vêtements de la personne. C’est de la contamination. Une fois qu’une personne a été décontaminée par le retrait des vêtements et le lavage cutané, toutes les sources de radioactivité particulaire sont éliminées et l’individu n’est plus contaminé. Mais une personne exposée aux rayonnements ne deviendra pas radioactive. Les rayonnements alpha, bêta et gamma ne peuvent pas activer les noyaux cibles, car ils interagissent principalement avec les électrons atomiques. Par conséquent, la plupart des types de rayonnement ne peuvent activer aucun matériau. Le rayonnement parcourt les matériaux jusqu’à ce qu’il perde son énergie. Après cela, les matériaux restent inactifs. Cependant, comme on dit. Le corps humain est déjà radioactif.

Un autre point très important est que toutes les personnes ont également des isotopes radioactifs dans leur corps dès la naissance . Ces isotopes sont notamment le potassium-40 , le carbone-14 ainsi que les isotopes de l’uranium et du thorium. La variation de la dose de rayonnement d’une personne à une autre n’est pas aussi importante que la variation de la dose provenant de sources cosmiques et terrestres. La dose annuelle moyenne de rayonnement à une personne à partir de matières radioactives internes autres que le radon est d’environ 0,3 mSv / an, dont:

• 2 mSv / an proviennent du potassium-40,
• 0,12 mSv / an provient des séries uranium et thorium,
• 12 μSv / an proviennent du carbone 40.

Comme on peut le voir, le potassium-40 est un contributeur majeur. La concentration de potassium dans le corps humain est strictement basée sur le principe homéostatique. Le potassium est plus ou moins distribué dans le corps (en particulier dans les tissus mous) après avoir été ingéré dans les aliments. Un homme de 70 kg contient environ  126 g  de potassium (0,18%), dont la majeure partie se trouve dans les muscles. La consommation quotidienne de potassium est d’environ 2,5 grammes. Par conséquent, la concentration de potassium-40 est presque  stable  chez toutes les personnes à un niveau d’environ  55 Bq / kg  (3850 Bq au total), ce qui correspond à la dose efficace annuelle de  0,2 mSv . De plus, dormir à côté de quelqu’un provoque également une dose de rayonnement d’environ  0,05 µSv.

Voir aussi: Source interne de rayonnement

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Cet article est basé sur la traduction automatique de l’article original en anglais. Pour plus d’informations, voir l’article en anglais. Pouvez vous nous aider Si vous souhaitez corriger la traduction, envoyez-la à l’adresse: translations@nuclear-power.com ou remplissez le formulaire de traduction en ligne. Nous apprécions votre aide, nous mettrons à jour la traduction le plus rapidement possible. Merci

Les atomes  sont les plus petits constituants de la matière ordinaire, qui peuvent être divisés sans libération de particules chargées électriquement. Les atomes se composent de deux parties. Un noyau atomique  et  un  nuage d’électrons . Les atomes radioactifs sont des atomes qui contiennent un noyau instable et qui peuvent subir une désintégration radioactive. Le terme atome radioactif est un terme trompeur, car généralement, seuls les noyaux peuvent subir une désintégration et les changements de configuration électronique ne sont que le résultat de changements dans la configuration du noyau. Il faut noter que ce n’est pas une règle. En cas de capture d’électrons, le nuage d’électrons joue également un rôle clé, car un noyau parent doit capturer l’un de ses électrons orbitaux.

Radionucléides

Il existe des nucléides instables et radioactifs. Ces nucléides sont appelés radionucléides (nucléides radioactifs) ou radioisotopes (isotopes radioactifs). Ces  isotopes instables se  désintègrent par diverses voies de désintégration radioactive, le plus souvent la désintégration alpha, la désintégration bêta, la désintégration gamma ou la capture d’électrons. De nombreux autres types rares de désintégration, comme la fission spontanée ou l’émission de neutrons, sont connus.

Comme cela a été écrit, la désintégration radioactive des radionucléides est un processus aléatoire au niveau des atomes uniques, en ce sens que, selon la théorie quantique, il est impossible de prédire quand un atome particulier va se désintégrer. En d’autres termes, un noyau d’un radionucléide n’a pas de «mémoire». Un noyau ne «vieillit» pas avec le temps. Ainsi, la probabilité de sa décomposition n’augmente pas avec le temps, mais reste constante quelle que soit la durée d’existence du noyau.

Par conséquent, le taux de décroissance nucléaire peut également être mesuré en termes de demi-vies . Chaque radionucléide a sa propre demi-vie particulière qui ne change jamais, quelle que soit la quantité ou la forme du matériau (c.-à-d. Solide, liquide, gaz, élément ou composé) ou son histoire passée. Si un radio-isotope a une demi-vie de 14 jours, la moitié de ses atomes se sont désintégrés en 14 jours. Dans 14 jours de plus, la moitié de la moitié restante se décomposera, etc.

Le rayonnement est tout autour de nous . Dans, autour et au-dessus du monde dans lequel nous vivons. C’est une force d’énergie naturelle qui nous entoure. C’est une partie de notre monde naturel qui est ici depuis la naissance de notre planète. Toutes les créatures vivantes, depuis le début des temps, ont été et sont encore exposées aux rayonnements ionisants . Les rayonnements ionisants sont générés par des réactions nucléaires , la désintégration nucléaire , par des températures très élevées ou par l’accélération de particules chargées dans des champs électromagnétiques. Ce rayonnement est appelé rayonnement de fond . Le rayonnement de fond est un rayonnement ionisant présent dans l’environnement, qui provient d’une variété de sources naturelles et artificielles.

Il existe deux grandes catégories de sources de rayonnement :

• Rayonnement de fond naturel . Le rayonnement de fond naturel comprend le rayonnement produit par le Soleil, les éclairs, les radio-isotopes primordiaux ou les explosions de supernova, etc.
• Sources de rayonnement artificielles . Les sources artificielles comprennent les utilisations médicales des rayonnements, les résidus d’essais nucléaires, les utilisations industrielles des rayonnements, etc.

Référence spéciale: sources et effets des rayonnements ionisants, annexe B. UNSCEAR. New York, 2010. ISBN: 978-92-1-142274-0.

Rayonnement de fond naturel

Le rayonnement de fond naturel est un rayonnement ionisant, qui provient de diverses sources naturelles. Toutes les créatures vivantes, depuis le début des temps, ont été et sont encore exposées aux rayonnements ionisants . Ce rayonnement n’est associé à aucune activité humaine. Il y a des isotopes radioactifs dans notre corps, nos maisons, l’air, l’eau et le sol. Nous sommes tous également exposés aux rayonnements de l’espace.

Sources de rayonnement de fond naturel

Nous divisons toutes ces sources de rayonnement naturel en trois groupes:

• Rayonnement cosmique . Le rayonnement cosmique fait référence aux sources de rayonnement sous forme de rayons cosmiques qui proviennent du soleil ou de l’espace. Au niveau du sol, les  muons , dont l’énergie est principalement comprise entre 1 et 20 GeV, contribuent à environ 75% du débit de dose absorbé dans l’air libre. Le reste provient d’électrons produits par les muons ou présents dans la cascade électromagnétique. La dose annuelle de rayons cosmiques  au niveau de la mer est d’environ  0,27 mSv  (27 mrem). Si vous vivez à des altitudes plus élevées ou si vous êtes un passager fréquent d’une compagnie aérienne, cette exposition peut être considérablement plus élevée, car l’atmosphère est plus mince ici. Les effets du  champ magnétique terrestre  déterminent également la dose du  rayonnement cosmique .
• Rayonnement terrestre . Le rayonnement terrestre fait référence aux sources de rayonnement présentes dans le sol, l’eau et la végétation. Les principaux isotopes préoccupants pour le rayonnement terrestre sont l’uranium et les produits de désintégration de l’uranium, tels que le thorium, le radium et le radon. Le débit de dose moyen provenant des nucléides terrestres (à l’exception de l’exposition au radon) est d’environ  0,057 µGy / h.  Les valeurs maximales ont été mesurées sur du sable de monazite à Guarapari, Brésil (jusqu’à 50 µGy / h et au Kerala, Inde (environ 2 µGy / h), et sur des roches à forte concentration de radium à Ramsar, Iran (de 1 à 10). µGy / h) .La dose de rayonnement annuelle moyenne à une personne à partir du  radon  est d’environ  2 mSv / an et il peut varier sur plusieurs ordres de grandeur d’un endroit à l’autre. Le radon est si important qu’il est généralement traité séparément.
• Rayonnement interne . En plus des sources cosmiques et terrestres, toutes les personnes ont également des isotopes radioactifs de potassium-40, de carbone-14, de plomb-210 et d’autres à l’intérieur de leur corps depuis leur naissance. La concentration de potassium-40 est presque  stable  chez toutes les personnes à un niveau d’environ  55 Bq / kg  (3850 Bq au total), ce qui correspond à la dose efficace annuelle de  0,2 mSv . La dose annuelle de carbone 14 est estimée à environ  12 μSv / an .

Sources de rayonnement artificielles

Étant donné que les rayonnements ionisants ont de nombreuses utilisations industrielles et médicales, les personnes peuvent également être exposées à des sources de rayonnement d’origine humaine . Les sources artificielles comprennent les utilisations médicales des rayonnements, les résidus des essais nucléaires, les utilisations industrielles des rayonnements, la télévision et de nombreux autres appareils produisant des rayonnements. Par exemple, dans certains types de détecteurs de fumée, vous pouvez rencontrer des radionucléides artificiels tels que l’  américium-241. Ce radionucléide artificiel est utilisé pour ioniser l’air et détecter la fumée.

Il faut noter que la plupart de ces expositions sont très faibles en intensité et en dose totale et ne présentent pas d’effets sanitaires plus importants. Dans chaque cas, l’utilité des rayonnements ionisants doit être équilibrée avec leurs dangers. De nos jours, un compromis a été trouvé et la plupart des utilisations du rayonnement sont optimisées. Aujourd’hui, il est presque incroyable que les rayons X aient été, à un moment donné, utilisés pour trouver la bonne paire de chaussures (c’est-à-dire la fluoroscopie de la chaussure). Les mesures effectuées ces dernières années indiquent que les doses aux pieds étaient comprises entre 0,07 et 0,14 Gy pour une exposition de 20 secondes. Cette pratique a été interrompue lorsque les risques de rayonnements ionisants ont été mieux compris.

En général, les sources artificielles suivantes exposent le public aux rayonnements:

• Expositions médicales (de loin, la source artificielle la plus importante)
  • Radiographies diagnostiques
  • Procédures de médecine nucléaire (iode 131, césium 137, technétium 99m, etc.)
• Les produits de consommation
  • Matériaux de construction et de construction routière
  • Fumer des cigarettes (polonium-210)
  • Combustibles combustibles, y compris le gaz et le charbon
  • Systèmes de sécurité à rayons X
  • Télévisions
  • Détecteurs de fumée (américium)
  • Manteaux de lanterne (thorium)

Dans une moindre mesure, le public est également exposé au rayonnement du cycle du combustible nucléaire , de l’extraction et du traitement de l’uranium à l’élimination du combustible irradié. Il convient de noter que le public est également exposé aux rayonnements des « sources améliorées de matières radioactives naturelles ». Cela signifie également que des industries telles que l’  extraction des métaux ,  l’extraction du charbon  et la production d’électricité à partir du charbon créent des expositions supplémentaires en raison de la densification des radionucléides naturels. Le public reçoit une exposition minimale du transport de matières radioactives et des retombées des essais d’armes nucléaires et des accidents de réacteurs (tels que Tchernobyl).

Rayonnement de fond et danger pour la santé

Vous ne pouvez pas vivre sans rayonnement. Le danger des rayonnements ionisants réside dans le fait que les rayonnements sont invisibles et non directement détectables par les sens humains. Les gens ne peuvent ni voir ni ressentir le rayonnement, mais il dépose de l’énergie dans les molécules du corps.

Mais ne vous inquiétez pas , les doses de rayonnement de fond sont généralement  très faibles (sauf exposition au radon). Une faible dose signifie ici de petites doses supplémentaires comparables au rayonnement de fond normal   ( 10 µSv  = dose quotidienne moyenne reçue du fond naturel). Le problème est qu’à de très faibles doses, il est pratiquement impossible de corréler une quelconque irradiation avec certains effets biologiques. En effet, le taux de cancer de base est déjà très élevé et le risque de développer un cancer fluctue de 40% en raison du style de vie individuel et des effets environnementaux, masquant les effets subtils des rayonnements de faible intensité.

Deuxièmement, et c’est crucial, la vérité sur les effets sur la santé des rayonnements à faible dose reste à découvrir. On ne sait pas exactement si ces faibles doses de rayonnement sont nuisibles ou bénéfiques (et où est le seuil). Le gouvernement et les organismes de réglementation supposent un modèle LNT au lieu d’un seuil ou d’une hormesis non pas parce qu’il est le plus scientifiquement convaincant, mais parce que c’est l’ estimation la plus conservatrice . Le problème de ce modèle est qu’il néglige un certain nombre de processus biologiques de  défense  qui peuvent être cruciaux  à faibles doses . Les recherches menées au cours des deux dernières décennies sont très intéressantes et montrent que de petites doses de rayonnement administrées à faible débit de dose  stimulent les mécanismes de défense. Par conséquent, le modèle LNT n’est pas universellement accepté, certains proposant une relation dose-réponse adaptative où les faibles doses sont protectrices et les doses élevées sont préjudiciables. De nombreuses études ont contredit le modèle LNT et beaucoup d’entre elles ont montré une réponse adaptative aux rayonnements à faible dose entraînant une réduction des mutations et des cancers. Ce phénomène est appelé  hormesis par rayonnement .

Selon l’ hypothèse de l’ hormèse du rayonnement , une exposition au rayonnement comparable et juste au-dessus du niveau de fond naturel du rayonnement n’est pas nocive mais bénéfique, tout en acceptant que des niveaux de rayonnement beaucoup plus élevés sont dangereux. Les arguments en faveur de l’hormèse sont centrés sur certaines études épidémiologiques à grande échelle et les preuves tirées d’expériences d’irradiation animale, mais plus particulièrement sur les progrès récents de la connaissance de la réponse adaptative. Les partisans de l’hormèse des radiations affirment généralement que les réponses radioprotectrices dans les cellules et le système immunitaire non seulement neutralisent les effets nocifs des radiations mais agissent en outre pour inhiber le cancer spontané non lié à l’exposition aux radiations.

Voir aussi: Modèle LNT

Le rayonnement est tout autour de nous . Dans, autour et au-dessus du monde dans lequel nous vivons. C’est une force d’énergie naturelle qui nous entoure. C’est une partie de notre monde naturel qui est ici depuis la naissance de notre planète. Toutes les créatures vivantes, depuis le début des temps, ont été et sont encore exposées aux  rayonnements ionisants . Les rayonnements ionisants sont générés par  des réactions nucléaires ,  la désintégration nucléaire , par des températures très élevées ou par l’accélération de particules chargées dans des champs électromagnétiques.

Expositions aux radiations du cycle du combustible nucléaire

Le cycle du combustible nucléaire est une chaîne de processus comprenant une série d’étapes différentes. En général, le cycle du combustible nucléaire comprend des étapes à l’ avant (la préparation du combustible), des étapes dans la période de service (combustion du combustible) et des étapes à l’ arrière (retraitement ou élimination du combustible nucléaire irradié). Les expositions aux rayonnements du cycle du combustible nucléaire sont, selon l’UNSCEAR, évaluées à partir de l’ensemble du cycle de vie du combustible nucléaire, ce qui comprend:

• extraction, broyage et résidus de l’uranium,
• fabrication d’assemblages combustibles
• exploitation de centrales électriques (hors accidents),
• stockage ou retraitement du combustible usé,
• évacuation des déchets radioactifs,
• activités de déclassement.

La dose collective, qui résulte du cycle du combustible nucléaire, est:

• 130 hommes Sv pour le cycle du combustible nucléaire,

Près de la moitié de la contribution aux expositions publiques du cycle du combustible nucléaire provient des rejets de radionucléides naturels lors des activités d’extraction et de concentration d’uranium.

La dose collective normalisée (par gigawatt et par an) est:

• 0,43 homme Sv / GW.a (homme sievert par gigawatt-an) pour le cycle du combustible nucléaire

Référence spéciale: Sources et effets des rayonnements ionisants, UNSCEAR 2016 – Annexe B. New York, 2017. ISBN: 978-92-1-142316-7.

Dans les points suivants, nous essayons d’exprimer les plages d’exposition aux rayonnements de la production d’électricité ainsi que les doses de, qui peuvent être obtenues à partir de diverses sources.

• 05 µSv – Dormir à côté de quelqu’un
• 09 µSv – Vivant à moins de 30 miles d’une centrale nucléaire pendant un an
• 1 µSv – Manger une banane
• 3 µSv – Vivant à moins de 50 miles d’une centrale à charbon pendant un an
• 10 µSv – Dose journalière moyenne reçue du milieu naturel

Les doses ci-dessus sont liées à l’exposition du public. Si l’on considère l’exposition professionnelle , en ce qui concerne les mines d’uranium, les travailleurs des centrales électriques, etc., la dose collective est plus élevée, en particulier les mineurs d’uranium. Les mineurs sont entourés de roches et de ballottements dans les eaux souterraines qui exsudent du radon.

Notez que la dose efficace collective est souvent utilisée pour estimer les effets totaux sur la santé, mais selon la CIPR, cela devrait être évité.

La relation entre la tension appliquée et la hauteur d’impulsion dans un détecteur est très complexe. La hauteur d’impulsion et le nombre de paires d’ions collectées sont directement liés. Comme cela a été écrit, les tensions peuvent varier considérablement en fonction de la géométrie du détecteur et du type et de la pression du gaz. La figure indique schématiquement les différentes régions de tension pour les rayons alpha, bêta et gamma. Il existe six principales régions opérationnelles pratiques, où trois (ionisation, proportionnelle et région Geiger-Mueller) sont utiles pour détecter les rayonnements ionisants. Ces exigences sont présentées ci-dessous. La courbe alpha est plus élevée que la courbe bêta et gamma de la région de recombinaison à une partie de la région de proportionnalité limitée en raison du plus grand nombre de paires d’ions produites par la réaction initiale du rayonnement incident.

Région proportionnelle

Dans la région proportionnelle , la charge collectée augmente avec une nouvelle augmentation de la tension du détecteur, tandis que le nombre de paires d’ions primaires reste inchangé. L’augmentation de la tension fournit aux électrons primaires une accélération et une énergie suffisantes pour qu’ils puissent ioniser des atomes supplémentaires du milieu. Ces ions secondaires formés sont également accélérés, provoquant un effet connu sous le nom d’ avalanches de Townsend , qui crée une seule impulsion électrique importante. Même s’il y a un grand nombre d’ions secondaires (environ 10 ³ – 10 ⁵ ) pour chaque événement primaire, la chambre fonctionne toujours de telle sorte que le nombre d’ions secondaires est proportionnelau nombre d’événements primaires. C’est très important, car l’ionisation primaire dépend du type et de l’énergie des particules ou des rayons dans le champ de rayonnement intercepté. Le nombre de paires d’ions collectées divisé par le nombre de paires d’ions produites par l’ionisation primaire fournit le facteur d’amplification du gaz (noté A). L’amplification des gaz qui se produit dans cette région peut augmenter la quantité totale d’ionisation à une valeur mesurable. Le processus d’amplification de charge améliore considérablement le rapport signal / bruit du détecteur et réduit l’amplification électronique ultérieure requise. 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. Les instruments de détection proportionnelle sont très sensibles aux faibles niveaux de rayonnement. De plus, les compteurs proportionnels sont capables d’identifier les particules et de mesurer l’énergie (spectroscopie). Différentes énergies de rayonnement et différents types de rayonnement peuvent être distingués en analysant la hauteur d’impulsion, car ils diffèrent considérablement dans l’ionisation primaire.

La relation entre la tension appliquée et la hauteur d’impulsion dans un détecteur est très complexe. La hauteur d’impulsion et le nombre de paires d’ions collectées sont directement liés. Comme cela a été écrit, les tensions peuvent varier considérablement en fonction de la géométrie du détecteur et du type et de la pression du gaz. La figure indique schématiquement les différentes régions de tension pour les rayons alpha, bêta et gamma. Il existe six principales régions opérationnelles pratiques, où trois (région d’ionisation, proportionnelle et région de Geiger-Mueller) sont utiles pour détecter les rayonnements ionisants. Ces exigences sont présentées ci-dessous. La courbe alpha est plus élevée que la courbe bêta et gamma de la région de recombinaison à une partie de la région de proportionnalité limitée en raison du plus grand nombre de paires d’ions produites par la réaction initiale du rayonnement incident.

Région d’ionisation

Dans la région d’ionisation, une augmentation de la tension n’entraîne pas une augmentation substantielle du nombre de paires d’ions collectées. Le nombre de paires d’ions collectées par les électrodes est égal au nombre de paires d’ions produites par le rayonnement incident, et dépend du type et de l’énergie des particules ou des rayons dans le rayonnement incident. Par conséquent, dans cette région, la courbe est plate. La tension doit être supérieure au point où les paires d’ions dissociées peuvent se recombiner. En revanche, la tension n’est pas suffisamment élevée pour produire une amplification gazeuse (ionisation secondaire). Les détecteurs dans la région d’ionisation fonctionnent à une intensité de champ électrique faible, sélectionnée de telle sorte qu’aucune multiplication de gaz n’ait lieu. Leur courant est indépendant de la tension appliquée et ils sontpréféré pour les débits de dose de rayonnement élevés car ils n’ont pas de «temps mort», un phénomène qui affecte la précision du tube Geiger-Mueller à des débits de dose élevés.

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La relation entre la tension appliquée et la hauteur d’impulsion dans un détecteur est très complexe. La hauteur d’impulsion et le nombre de paires d’ions collectées sont directement liés. Comme cela a été écrit, les tensions peuvent varier considérablement en fonction de la géométrie du détecteur et du type et de la pression du gaz. La figure indique schématiquement les différentes régions de tension pour les rayons alpha, bêta et gamma. Il existe six principales régions opérationnelles pratiques, où trois (ionisation, proportionnelle et région Geiger-Mueller) sont utiles pour détecter les rayonnements ionisants. Ces exigences sont présentées ci-dessous. La courbe alpha est plus élevée que la courbe bêta et gamma de la région de recombinaison à une partie de la région de proportionnalité limitée en raison du plus grand nombre de paires d’ions produites par la réaction initiale du rayonnement incident.

Région de recombinaison

À basse tension, le champ électrique n’est pas suffisamment important pour accélérer les électrons et les ions. Les électrons et les ions peuvent se recombiner peu de temps après leur production, et seule une petite fraction des électrons et des ions produits atteint leurs électrodes respectives. Cependant, à mesure que la tension du détecteur augmente, une fraction de plus en plus importante des ions produits atteindra les électrodes. Cette augmentation se poursuit jusqu’à ce que la tension de « saturation » soit atteinte. La plage de tension de fonctionnement où cela se produit est appelée région de recombinaison . Les détecteurs ne fonctionnent pas dans cette région, car ni le nombre de recombinaisons ni le nombre de paires d’ions initialement produites ne peuvent être déterminés avec précision.

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La relation entre la tension appliquée et la hauteur d’impulsion dans un détecteur est très complexe. La hauteur d’impulsion et le nombre de paires d’ions collectées sont directement liés. L’avalanche de Townsend ou la décharge de Townsend pèsent considérablement sur le nombre de paires d’ions collectées dans les détecteurs à ionisation gazeuse. L’avalanche de Townsend est un processus d’ionisation des gaz où les électrons libres sont accélérés par un champ électrique, entrent en collision avec des molécules de gaz et, par conséquent, des électrons secondaires libres. Le résultat est une multiplication d’avalanche qui permet la conduction électrique à travers le gaz.

Avalanche de Townsend – Région proportionnelle

Dans la région proportionnelle, la charge collectée augmente avec une nouvelle augmentation de la tension du détecteur, tandis que le nombre de paires d’ions primaires reste inchangé. L’augmentation de la tension fournit aux électrons primaires une accélération et une énergie suffisantes pour qu’ils puissent ioniser des atomes supplémentaires du milieu. Ces ions secondaires formés sont également accélérés, provoquant un effet connu sous le nom d’ avalanches de Townsend , qui crée une seule impulsion électrique importante. Même s’il y a un grand nombre d’ions secondaires (environ 10 ³ – 10 ⁵ ) pour chaque événement primaire, la chambre fonctionne toujours de telle sorte que le nombre d’ions secondaires est proportionnelau nombre d’événements primaires. C’est très important, car l’ionisation primaire dépend du type et de l’énergie des particules ou des rayons dans le champ de rayonnement intercepté. Le nombre de paires d’ions collectées divisé par le nombre de paires d’ions produites par l’ionisation primaire fournit le facteur d’amplification du gaz (noté A). L’amplification des gaz qui se produit dans cette région peut augmenter la quantité totale d’ionisation à une valeur mesurable. Le processus d’amplification de charge améliore considérablement le rapport signal / bruit du détecteur et réduit l’amplification électronique ultérieure requise. 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. Les instruments de détection proportionnelle sont très sensibles aux faibles niveaux de rayonnement. De plus, les compteurs proportionnels sont capables d’identifier les particules et de mesurer l’énergie (spectroscopie). Différentes énergies de rayonnement et différents types de rayonnement peuvent être distingués en analysant la hauteur d’impulsion, car ils diffèrent considérablement dans l’ionisation primaire.

Avalanche de Townsend – Région de Geiger-Mueller

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. 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 produite par ces avalanches de forme et de hauteur indépendamment de l’ionisation primaire et de l’énergie du photon détecté. L’impulsion de tension dans ce cas serait une ≈ 1,6 V. grande et facilement détectable