Qu'est-ce que Geiger Counter vs Proportional Counter

En général, le compteur Geiger et également le compteur proportionnel sont des types de détecteurs à ionisation gazeuse. Les compteurs proportionnels ou les compteurs Geiger sont presque toujours utilisés en mode impulsion. Dosimétrie des rayonnements

En général, le compteur Geiger et également le compteur proportionnel sont des types de détecteurs à ionisation gazeuse. Ceux-ci peuvent être classés en fonction de la tension appliquée au détecteur:

Comme avec d’autres détecteurs, les chambres d’ionisation peuvent fonctionner en mode courant ou impulsion. En revanche, les compteurs proportionnels ou les compteurs Geiger sont presque toujours utilisés en mode impulsion. Les détecteurs de rayonnement ionisant peuvent être utilisés à la fois pour les mesures d’ activité ainsi que pour la mesure de dose . En connaissant l’énergie nécessaire pour former une paire d’ions, la dose peut être obtenue.

Compteur Geiger

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 radioprotection , 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 .

Avantages du compteur Geiger-Mueller

Amplification élevée . 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. L’impulsion de tension dans ce cas serait un grand ≈ 1,6 V. facilement détectable. L’avantage technique d’un compteur Geiger est sa simplicité de construction et son insensibilité aux petites fluctuations de tension. 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.
Simplicité . Les compteurs GM sont principalement utilisés pour l’ instrumentation portable en raison de sa sensibilité, de son circuit de comptage simple et de sa capacité à détecter les rayonnements de faible intensité. Les détecteurs GM sont généralement plus sensibles aux rayonnements de faible énergie et de faible intensité que les détecteurs proportionnels ou à chambre ionique.
Électronique plus simple . Les détecteurs GM peuvent être utilisés avec des boîtiers électroniques plus simples. La
sensibilité d’ entrée d’un instrument de relevé GM typique est de 300 à 800 millivolts, tandis que la
sensibilité d’ entrée d’un instrument de relevé proportionnel typique est de 2 millivolts.

Inconvénients du compteur Geiger-Mueller

Pas d’identification de particules, pas de résolution d’énergie . Étant donné que la hauteur d’impulsion est indépendante du type et de l’énergie du rayonnement, la discrimination n’est pas possible. Il n’y a aucune information sur la nature de l’ionisation à l’origine du pouls. Les détecteurs GM ne peuvent pas distinguer les différents types de rayonnement (α, β, γ), ni les différentes énergies de rayonnement. En effet, la taille de l’avalanche est indépendante de l’ionisation primaire qui l’a créée.
Temps mort . En raison de la grande avalanche induite par toute ionisation, un compteur Geiger met beaucoup de temps (environ 1 ms) à récupérer entre les impulsions successives. Par conséquent, les compteurs Geiger ne sont pas en mesure de mesurer des taux de rayonnement élevés en raison du « temps mort » du tube.

Compteur proportionnel

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.
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 importantes 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 garantir 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. Dans la pratique, la fin de l’avalanche est améliorée par l’utilisation de techniques de « trempe ».

Détecteurs à ionisation gazeuse - Régions — Ce diagramme montre le nombre de paires d’ions générées dans le détecteur rempli de gaz, qui varie en fonction de la tension appliquée pour un rayonnement incident constant. Les tensions peuvent varier considérablement en fonction de la géométrie du détecteur et du type et de la pression du gaz. Cette 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. Les particules alpha sont plus ionisantes que les particules bêta et que les rayons gamma, donc plus de courant est produit dans la région de la chambre ionique par alpha que bêta et gamma, mais les particules ne peuvent pas être différenciées. Plus de courant est produit dans la région de comptage proportionnel par les particules alpha que bêta, mais par la nature du comptage proportionnel, il est possible de différencier les impulsions alpha, bêta et gamma. Dans la région de Geiger, il n’y a pas de différenciation alpha et bêta, car tout événement d’ionisation unique dans le gaz entraîne la même sortie de courant.

……………………………………………………………………………………………………………………………….

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: [email protected] ou remplissez le formulaire de traduction en ligne. Nous apprécions votre aide, nous mettrons à jour la traduction le plus rapidement possible. Merci