{"id":15577,"date":"2020-01-12T20:59:14","date_gmt":"2020-01-12T20:59:14","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/quest-ce-que-le-spectrometre-a-rayons-gamma-spectroscope-a-rayons-gamma-definition\/"},"modified":"2020-07-13T10:45:17","modified_gmt":"2020-07-13T10:45:17","slug":"quest-ce-que-le-spectrometre-a-rayons-gamma-spectroscope-a-rayons-gamma-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/fr\/quest-ce-que-le-spectrometre-a-rayons-gamma-spectroscope-a-rayons-gamma-definition\/","title":{"rendered":"Qu’est-ce que le spectrom\u00e8tre \u00e0 rayons gamma – Spectroscope \u00e0 rayons gamma – D\u00e9finition"},"content":{"rendered":"
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Un spectrom\u00e8tre \u00e0 rayons gamma (GRS), ou spectroscope, est un appareil sophistiqu\u00e9 pour mesurer la distribution d’\u00e9nergie du rayonnement gamma.\u00a0Les d\u00e9tecteurs \u00e0 semi-conducteurs \u00e0 base de germanium sont les plus couramment utilis\u00e9s pour la spectroscopie gamma.\u00a0Dosim\u00e9trie des rayonnements<\/div>\n<\/div>\n
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Spectroscopie gamma<\/h2>\n
\"\"<\/a>
Source: wikipedia.org Licence: domaine public<\/figcaption><\/figure>\n

En g\u00e9n\u00e9ral,\u00a0la spectroscopie gamma<\/strong><\/a>\u00a0est l’\u00e9tude des spectres \u00e9nerg\u00e9tiques des sources de rayons gamma, comme dans l’industrie nucl\u00e9aire, la recherche g\u00e9ochimique et l’astrophysique.\u00a0Les spectroscopes, ou spectrom\u00e8tres, sont des appareils sophistiqu\u00e9s con\u00e7us pour mesurer la distribution spectrale de puissance d’une source.\u00a0Le rayonnement incident g\u00e9n\u00e8re un signal qui permet de d\u00e9terminer l’\u00e9nergie de la particule incidente.<\/p>\n

La plupart\u00a0des sources radioactives<\/a>\u00a0produisent\u00a0des rayons gamma<\/a>\u00a0, qui sont de diff\u00e9rentes \u00e9nergies et intensit\u00e9s.\u00a0Les rayons gamma\u00a0accompagnent<\/strong>\u00a0fr\u00e9quemment\u00a0\u00a0l’\u00e9mission<\/strong>\u00a0\u00a0de\u00a0\u00a0rayonnement\u00a0<\/a>alpha\u00a0<\/a>\u00a0et\u00a0\u00a0b\u00eata<\/a>\u00a0.\u00a0Lorsque ces \u00e9missions sont d\u00e9tect\u00e9es et analys\u00e9es avec un syst\u00e8me de spectroscopie, un\u00a0spectre d’\u00e9nergie gamma<\/strong>\u00a0peut \u00eatre produit.\u00a0Rayons gamma<\/strong>\u00a0de la\u00a0d\u00e9sint\u00e9gration radioactive<\/a>sont dans la gamme d’\u00e9nergie de quelques keV \u00e0 ~ 8 MeV, correspondant aux niveaux d’\u00e9nergie typiques dans les noyaux avec des dur\u00e9es de vie raisonnablement longues.\u00a0Comme cela a \u00e9t\u00e9 \u00e9crit, ils sont produits par la d\u00e9sint\u00e9gration des noyaux lorsqu’ils passent d’un \u00e9tat de haute \u00e9nergie \u00e0 un \u00e9tat inf\u00e9rieur.\u00a0Une analyse d\u00e9taill\u00e9e de ce spectre est g\u00e9n\u00e9ralement utilis\u00e9e pour d\u00e9terminer l’\u00a0identit\u00e9<\/strong>\u00a0et la\u00a0quantit\u00e9<\/strong>\u00a0d’\u00e9metteurs gamma pr\u00e9sents dans un \u00e9chantillon, et est un outil essentiel dans l’analyse radiom\u00e9trique.\u00a0Le spectre gamma est caract\u00e9ristique des nucl\u00e9ides \u00e9metteurs gamma contenus dans la source.<\/p>\n

Spectrom\u00e8tre \u00e0 rayons gamma – Spectroscope \u00e0 rayons gamma<\/h2>\n

Comme il a \u00e9t\u00e9 \u00e9crit, l’\u00e9tude et l’analyse des spectres de rayons gamma \u00e0 des fins scientifiques et techniques sont appel\u00e9es\u00a0spectroscopie gamma<\/a>\u00a0, et les spectrom\u00e8tres \u00e0 rayons gamma sont les instruments qui observent et collectent ces donn\u00e9es.\u00a0Un spectrom\u00e8tre \u00e0 rayons gamma (GRS) est un appareil sophistiqu\u00e9 pour mesurer la distribution d’\u00e9nergie du rayonnement gamma.\u00a0Pour la mesure des rayons gamma au-dessus de plusieurs centaines de keV, il existe deux cat\u00e9gories de d\u00e9tecteurs d’importance majeure,\u00a0les scintillateurs inorganiques comme le NaI (Tl)<\/strong><\/a>\u00a0et\u00a0les d\u00e9tecteurs semi<\/strong>\u00a0–\u00a0conducteurs<\/strong>.\u00a0Dans les articles pr\u00e9c\u00e9dents, nous avons d\u00e9crit la spectroscopie gamma \u00e0 l’aide d’un d\u00e9tecteur \u00e0 scintillation, qui se compose d’un cristal scintillateur appropri\u00e9, d’un tube photomultiplicateur et d’un circuit de mesure de la hauteur des impulsions produites par le photomultiplicateur.\u00a0Les avantages d’un compteur \u00e0 scintillation sont son efficacit\u00e9 (grande taille et haute densit\u00e9) et la haute pr\u00e9cision et les taux de comptage possibles.\u00a0En raison du nombre atomique \u00e9lev\u00e9 d’iode, un grand nombre de toutes les interactions entra\u00eeneront une absorption compl\u00e8te de l’\u00e9nergie des rayons gamma, de sorte que la fraction photo sera \u00e9lev\u00e9e.<\/p>\n

\"D\u00e9tecteur<\/a>
D\u00e9tecteur HPGe avec cryostat LN2 Source: canberra.com<\/figcaption><\/figure>\n

Mais si une\u00a0r\u00e9solution \u00e9nerg\u00e9tique parfaite<\/strong>\u00a0est requise, nous devons utiliser un\u00a0d\u00e9tecteur \u00e0 base de germanium<\/strong>\u00a0, tel que le\u00a0d\u00e9tecteur HPGe<\/strong>\u00a0.\u00a0Les d\u00e9tecteurs \u00e0 semi-conducteur \u00e0 base de germanium sont les plus couramment utilis\u00e9s lorsqu’une tr\u00e8s bonne r\u00e9solution \u00e9nerg\u00e9tique est requise, en particulier pour\u00a0la spectroscopie gamma<\/strong>\u00a0, ainsi que la\u00a0spectroscopie aux rayons X<\/strong>.\u00a0En spectroscopie gamma, le germanium est pr\u00e9f\u00e9r\u00e9 en raison de son num\u00e9ro atomique beaucoup plus \u00e9lev\u00e9 que le silicium et qui augmente la probabilit\u00e9 d’interaction des rayons gamma.\u00a0De plus, le germanium a une \u00e9nergie moyenne inf\u00e9rieure n\u00e9cessaire pour cr\u00e9er une paire \u00e9lectron-trou, qui est de 3,6 eV pour le silicium et de 2,9 eV pour le germanium.\u00a0Cela donne \u00e9galement \u00e0 ce dernier une meilleure r\u00e9solution en \u00e9nergie.\u00a0Le FWHM (pleine largeur \u00e0 moiti\u00e9 maximum) pour les d\u00e9tecteurs au germanium est fonction de l’\u00e9nergie.\u00a0Pour un photon de 1,3 MeV, la FWHM est de 2,1 keV, ce qui est tr\u00e8s faible.<\/p>\n

Structure du spectre gamma – Le spectre du cobalt-60<\/strong><\/h3>\n

L’analyse des spectres gamma est tr\u00e8s int\u00e9ressante, car elle a une structure et les travailleurs doivent faire la distinction entre les vraies impulsions \u00e0 analyser et les impulsions d’accompagnement provenant de diff\u00e9rentes sources de rayonnement.\u00a0Nous montrerons la structure du spectre gamma sur l’exemple du\u00a0cobalt-60<\/strong>\u00a0mesur\u00e9 par le\u00a0d\u00e9tecteur \u00e0 scintillation NaI (Tl)<\/a>\u00a0et par le d\u00e9tecteur HPGe.\u00a0Le d\u00e9tecteur HPGe permet de s\u00e9parer de nombreuses lignes gamma rapproch\u00e9es, ce qui est tr\u00e8s avantageux pour mesurer des sources radioactives \u00e9mettant plusieurs gamma.<\/p>\n

\"sch\u00e9ma<\/p>\n

Le cobalt-60<\/strong>\u00a0\u00a0est un\u00a0isotope radioactif<\/a>\u00a0artificiel\u00a0du cobalt avec une\u00a0demi-vie<\/a>\u00a0de\u00a05,2747 ans<\/strong>\u00a0.\u00a0Il est produit par synth\u00e8se par activation neutronique du cobalt 59 dans\u00a0les r\u00e9acteurs nucl\u00e9aires<\/a>\u00a0.\u00a0Le cobalt-60 est une source d’\u00e9talonnage courante trouv\u00e9e dans de nombreux laboratoires.\u00a0Le spectre gamma a\u00a0deux pics significatifs<\/strong>\u00a0, l’un \u00e0\u00a01173,2 keV<\/strong>\u00a0et l’autre \u00e0\u00a01332,5 keV<\/strong>\u00a0.\u00a0Les bons d\u00e9tecteurs \u00e0 scintillation doivent avoir une r\u00e9solution ad\u00e9quate pour s\u00e9parer les deux pics.\u00a0Pour les\u00a0d\u00e9tecteurs HPGe<\/strong>\u00a0, ces pics sont parfaitement s\u00e9par\u00e9s.<\/p>\n

Comme on peut le voir sur la figure, il existe deux\u00a0<\/span>photopointes de rayons gamma<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Les deux d\u00e9tecteurs montrent \u00e9galement une r\u00e9ponse aux \u00e9nergies inf\u00e9rieures, caus\u00e9e par\u00a0<\/span>la diffusion Compton<\/span><\/strong><\/a>\u00a0, deux\u00a0<\/span>pics d’\u00e9chappement<\/span><\/strong>\u00a0plus petits\u00a0aux\u00a0<\/span>\u00e9nergies<\/span><\/a>\u00a00,511 et 1,022 MeV en dessous du pic photo\u00e9lectrique pour la cr\u00e9ation de\u00a0<\/span>paires \u00e9lectron-positron<\/span><\/a>\u00a0lorsqu’un ou les deux photons d’annihilation s’\u00e9chappent, et un\u00a0<\/span>pic de r\u00e9trodiffusion<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Des \u00e9nergies plus \u00e9lev\u00e9es peuvent \u00eatre mesur\u00e9es lorsque deux\u00a0<\/span>photons<\/span><\/a>\u00a0ou plus\u00a0frappent le d\u00e9tecteur presque simultan\u00e9ment, apparaissant comme des pics de somme avec des \u00e9nergies jusqu’\u00e0 la valeur de deux photopointes ou plus ajout\u00e9es.<\/span><\/p>\n

\"Spectre<\/a>
Figure: L\u00e9gende: Comparaison des spectres NaI (Tl) et HPGe pour le cobalt-60.\u00a0Source: Radioisotopes et m\u00e9thodologie de rayonnement I, II.\u00a0Soo Hyun Byun, notes de cours.\u00a0Universit\u00e9 McMaster, Canada.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

La structure g\u00e9n\u00e9rale du spectre des rayons gamma pr\u00e9sente g\u00e9n\u00e9ralement les\u00a0<\/span>principales caract\u00e9ristiques suivantes<\/span><\/strong>\u00a0:<\/span><\/p>\n