Qu’est-ce que le temps mort des détecteurs – Définition

Le temps mort est la période pendant laquelle le détecteur est occupé et ne peut pas accepter et traiter des impulsions. Ce phénomène est très important, par exemple, pour les compteurs Geiger. Temps mort des détecteurs
Détecteur de rayonnement ionisant - Tube Geiger
Détecteur de rayonnement ionisant – Tube Geiger

Pour les systèmes de détection de rayonnement qui enregistrent des impulsions (événements discrets) , le temps mort est le temps après chaque événement pendant lequel le système n’est pas en mesure d’enregistrer un autre événement. Ce phénomène est très important, par exemple, pour les compteurs Geiger . En raison de la grande avalanche induite par toute ionisation, un compteur Geiger met longtemps (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.

En d’autres termes, le temps mort est la période pendant laquelle le détecteur est occupé et ne peut pas accepter et traiter des impulsions. Dans le cas de détecteurs de rayonnements ionisants, ce phénomène peut avoir de graves conséquences, car le temps mort fausse les sorties à des activités ou des débits de dose élevés. Le temps mort total d’un système de détection est généralement dû aux contributions du temps mort intrinsèque du détecteur, du frontal analogique et de l’acquisition des données.

Détecteur paralysable et non paralysable

Temps mort - Détecteur - Paralysable - Non paralysableEn raison de la nature aléatoire de la désintégration radioactive , il existe toujours une certaine probabilité qu’un événement réel soit perdu, car un autre événement vient d’être enregistré et le détecteur ne peut pas accepter et traiter plus d’une impulsion.

Il existe deux principales caractéristiques de temps mort de chaque système de détection:

  • Paralysable . Dans un détecteur paralysable, un événement se produisant pendant le temps mort ne sera pas simplement manqué, mais redémarrera le temps mort, de sorte qu’avec une vitesse croissante, le détecteur atteindra un point de saturation où il sera incapable d’enregistrer un événement du tout.
  • Non paralysable . Dans un détecteur non paralysable, un événement se produisant pendant le temps mort est simplement perdu, de sorte qu’avec un taux d’événement croissant, le détecteur atteindra un taux de saturation égal à l’inverse du temps mort.

Trempe – Temps mort – Compteurs Geiger

Le phénomène de temps mort est également très important pour les compteurs Geiger. Il a généralement une valeur d’environ 100 μs (pour les compteurs proportionnels, il est beaucoup moins), et donc après chaque événement ionisant, un tube Geiger est essentiellement éteint pendant 100 μs.

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. Le compteur Geiger ne doit pas émettre d’impulsions parasites et doit revenir rapidement à l’état passif, prêt pour le prochain événement de rayonnement. L’argon et l’hélium sont les gaz de remplissage les plus fréquemment utilisés et permettent la détection des rayonnements alpha, bêta et gamma. Pour la détection des neutrons, He-3 et BF 3 (trifluorure de bore) sont les gaz les plus couramment utilisés.

Cependant, 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. Ces atomes retournent ensuite à leur état fondamental en émettant des photons qui à leur tour produisent une ionisation supplémentaire et donc des décharges secondaires parasites. 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 deTechniques de «trempe» .

Les molécules de gaz d’extinction ont une affinité pour les électrons plus faible que le gaz de chambre; par conséquent, les atomes ionisés du gaz de chambre prennent facilement des électrons des molécules de gaz d’extinction. Ainsi, les molécules ionisées de gaz de trempe atteignent la paroi de la chambre au lieu du gaz de chambre. Les molécules ionisées du gaz de trempe sont neutralisées en gagnant un électron, et l’énergie libérée ne provoque pas d’ionisation supplémentaire, mais provoque la dissociation de la molécule. Ce type de trempe est appelé auto-trempe ou trempe interne , car les tubes arrêtent la décharge sans aide extérieure.

Pour les compteurs Geiger, la trempe externe, parfois appelée « trempe active » ou « trempe électronique », est également une possibilité. La trempe électronique utilise une électronique de contrôle à grande vitesse simpliste pour éliminer et réappliquer rapidement la haute tension entre les électrodes pendant un temps fixe après chaque pic de décharge afin d’augmenter le taux de comptage maximal et la durée de vie du tube.

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