Les rayonnements ionisants indirects sont constitués de particules électriquement neutres et n’ionisent donc pas directement la matière. La majeure partie des effets d’ionisation sont dus à des ionisations secondaires.
Détection de rayonnement gamma
La détection du rayonnement gamma est très spécifique, car les rayons gamma interagissent différemment avec la matière. Les rayons gamma peuvent parcourir des milliers de pieds dans l’air et peuvent facilement traverser divers matériaux. De plus, les rayons gamma peuvent ioniser les atomes indirectement et directement (bien qu’ils soient électriquement neutres) par l’ effet photoélectrique et l’ effet Compton . Mais l’ionisation secondaire (indirecte) est beaucoup plus importante.
Afin de décrire les principes de détection du rayonnement gamma, nous devons comprendre l’ interaction du rayonnement avec la matière . Chaque type de particule interagit de manière différente, nous devons donc décrire séparément les interactions des rayons gamma (rayonnement sous forme de flux de ces rayons).
Détection de rayonnement gamma à l’aide d’une chambre d’ionisation
Les rayons gamma ont très peu de mal à pénétrer les parois métalliques de la chambre. Par conséquent, des chambres d’ionisation peuvent être utilisées pour détecter le rayonnement gamma et les rayons X collectivement appelés photons, et pour cela le tube sans fenêtre est utilisé. Les chambres d’ionisation ont une bonne réponse uniforme au rayonnement sur une large gamme d’énergies et sont le moyen préféré de mesurer des niveaux élevés de rayonnement gamma. Certains problèmes sont causés par le fait que 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 d’ionisation par alpha que bêta et gamma. Les rayons gamma déposent une quantité d’énergie considérablement plus faible dans le détecteur que les autres particules.
L’efficacité de la chambre peut être encore augmentée par l’utilisation d’un gaz à haute pression. En règle générale, une pression de 8 à 10 atmosphères peut être utilisée et divers gaz nobles sont utilisés. Par exemple, les chambres d’ionisation au xénon à haute pression (HPXe) sont idéales pour une utilisation dans des environnements non contrôlés, car la réponse d’un détecteur s’est révélée uniforme sur de grandes plages de températures (20-170 ° C). La pression plus élevée entraîne une plus grande densité de gaz et donc une plus grande chance de collision avec le gaz de remplissage et la création de paires d’ions par rayonnement gamma incident. En raison de l’épaisseur de paroi accrue requise pour résister à cette haute pression, seul le rayonnement gamma peut être détecté. Ces détecteurs sont utilisés dans les compteurs d’arpentage et pour la surveillance de l’environnement.
Détection de neutrons
La détection des neutrons est très spécifique, car les neutrons sont des particules électriquement neutres, donc ils sont principalement soumis à de fortes forces nucléaires mais pas à des forces électriques. Par conséquent, les neutrons ne sont pas directement ionisants et ils doivent généralement être convertis en particules chargées avant de pouvoir être détectés. En général, chaque type de détecteur de neutrons doit être équipé d’un convertisseur (pour convertir le rayonnement neutronique en rayonnement commun détectable) et de l’un des détecteurs de rayonnement conventionnels (détecteur à scintillation, détecteur gazeux, détecteur semi-conducteur, etc.).
Détection de neutrons à l’aide d’une chambre d’ionisation
Les chambres d’ionisation sont souvent utilisées comme dispositif de détection des particules chargées. Par exemple, si la surface intérieure de la chambre d’ionisation est recouverte d’une fine couche de bore, la réaction (n, alpha) peut avoir lieu. La plupart des réactions (n, alpha) des neutrons thermiques sont des réactions 10B (n, alpha) 7Li accompagnées de 0,48 MeV
De plus, l’isotope bore-10 a une section efficace de réaction (n, alpha) élevée sur tout le spectre d’énergie neutronique . La particule alpha provoque l’ionisation à l’intérieur de la chambre et les électrons éjectés provoquent d’autres ionisations secondaires.
Une autre méthode pour détecter les neutrons à l’aide d’une chambre d’ionisation consiste à utiliser le trifluorure de bore gazeux (BF 3 ) au lieu de l’air dans la chambre. Les neutrons entrants produisent des particules alpha lorsqu’ils réagissent avec les atomes de bore dans le gaz détecteur. L’une ou l’autre méthode peut être utilisée pour détecter des neutrons dans un réacteur nucléaire. Il convient de noter que les compteurs BF 3 sont généralement utilisés dans la région proportionnelle.
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