{"id":16432,"date":"2020-03-03T19:51:29","date_gmt":"2020-03-03T19:51:29","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/quest-ce-que-la-detection-du-rayonnement-alpha-detecteur-de-particules-alpha-definition\/"},"modified":"2020-07-13T09:52:43","modified_gmt":"2020-07-13T09:52:43","slug":"quest-ce-que-la-detection-du-rayonnement-alpha-detecteur-de-particules-alpha-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/fr\/quest-ce-que-la-detection-du-rayonnement-alpha-detecteur-de-particules-alpha-definition\/","title":{"rendered":"Qu&rsquo;est-ce que la d\u00e9tection du rayonnement alpha &#8211; D\u00e9tecteur de particules alpha &#8211; D\u00e9finition"},"content":{"rendered":"<div class=\"su-quote su-quote-style-default\">\n<div class=\"su-quote-inner su-u-clearfix su-u-trim\">La d\u00e9tection du rayonnement alpha est tr\u00e8s sp\u00e9cifique, car les particules alpha ne parcourent que quelques centim\u00e8tres dans l&rsquo;air mais d\u00e9posent toutes leurs \u00e9nergies le long de leurs courts trajets.\u00a0D\u00e9tection des radiations alpha &#8211; D\u00e9tecteur de particules alpha<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\"><\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<p><strong><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/alpha_particle.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"alignright wp-image-11639 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/alpha_particle.png\" alt=\"Particule alpha - interaction avec la mati\u00e8re\" width=\"204\" height=\"204\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/alpha_particle.png\" \/><\/a>La d\u00e9tection du rayonnement alpha<\/strong>\u00a0est tr\u00e8s sp\u00e9cifique, car\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/alpha-particle\/\">les particules alpha<\/a>\u00a0ne parcourent que quelques centim\u00e8tres dans l&rsquo;air mais d\u00e9posent toutes leurs \u00e9nergies le long de leurs courts trajets, donc la quantit\u00e9 d&rsquo;\u00e9nergie transf\u00e9r\u00e9e est tr\u00e8s \u00e9lev\u00e9e.<\/p>\n<p>Afin de d\u00e9crire les principes de d\u00e9tection du rayonnement alpha, nous devons comprendre l&rsquo;\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/interaction-radiation-matter\/interaction-heavy-charged-particles\/\">interaction du rayonnement avec la mati\u00e8re<\/a>\u00a0.\u00a0Chaque type de particule interagit de mani\u00e8re diff\u00e9rente, nous devons donc d\u00e9crire s\u00e9par\u00e9ment l&rsquo;interaction des particules alpha (rayonnement sous forme de flux de ces particules).<\/p>\n<h2>Interaction des particules lourdes charg\u00e9es avec la mati\u00e8re<\/h2>\n<p><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/fr\/quest-ce-que-le-rayonnement-alpha-definition\/\">Le rayonnement alpha est<\/a>\u00a0constitu\u00e9 de\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/alpha-particle\/\">particules alpha<\/a>\u00a0\u00e0 haute \u00e9nergie \/ vitesse.\u00a0La production de particules alpha est appel\u00e9e\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/radioactive-decay\/alpha-decay-alpha-radioactivity\/\">d\u00e9sint\u00e9gration alpha<\/a>\u00a0.\u00a0Les particules alpha se composent de deux\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/what-is-proton-properties-of-proton\/\">protons<\/a>\u00a0et de deux\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/neutron\/\">neutrons<\/a>\u00a0li\u00e9s ensemble en une particule identique \u00e0 un noyau d&rsquo;h\u00e9lium.\u00a0Les particules alpha sont relativement grandes et portent une double charge positive.\u00a0Ils ne sont pas tr\u00e8s p\u00e9n\u00e9trants et un morceau de papier peut les arr\u00eater.\u00a0En g\u00e9n\u00e9ral, les particules lourdes charg\u00e9es transf\u00e8rent l&rsquo;\u00e9nergie principalement par:<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Excitation.\u00a0<\/strong>La particule charg\u00e9e peut transf\u00e9rer de l&rsquo;\u00e9nergie \u00e0 l&rsquo;atome, \u00e9levant les \u00e9lectrons \u00e0 des niveaux d&rsquo;\u00e9nergie plus \u00e9lev\u00e9s.<\/li>\n<li><strong>Ionisation.\u00a0<\/strong>L&rsquo;ionisation peut se produire lorsque les particules charg\u00e9es ont suffisamment d&rsquo;\u00e9nergie pour retirer un \u00e9lectron.\u00a0Il en r\u00e9sulte une cr\u00e9ation de paires d&rsquo;ions dans la mati\u00e8re environnante.<\/li>\n<\/ul>\n<p>La distance requise pour amener la particule au repos est appel\u00e9e sa port\u00e9e.\u00a0La gamme de particules lourdes charg\u00e9es dans les solides ne s&rsquo;\u00e9l\u00e8ve qu&rsquo;\u00e0 quelques microns, et donc la majeure partie de l&rsquo;\u00e9nergie de ces particules est convertie en chaleur tr\u00e8s pr\u00e8s du point de sa cr\u00e9ation.\u00a0Dans le cas des gaz, la port\u00e9e augmente \u00e0 quelques centim\u00e8tres en fonction des param\u00e8tres du gaz (densit\u00e9, type de gaz, etc.). Cette distance est tr\u00e8s importante pour les d\u00e9tecteurs et d\u00e9termine de mani\u00e8re significative la conception de tous les d\u00e9tecteurs.\u00a0Dans les mat\u00e9riaux, la trajectoire des particules lourdes charg\u00e9es n&rsquo;est pas tr\u00e8s affect\u00e9e, car elles interagissent principalement avec les \u00e9lectrons atomiques l\u00e9gers.\u00a0D&rsquo;autres particules charg\u00e9es, comme les protons, se comportent de mani\u00e8re similaire \u00e0 une exception pr\u00e8s &#8211; pour les particules charg\u00e9es plus l\u00e9g\u00e8res, les plages sont un peu plus longues.<\/p>\n<p>Une variable pratique qui d\u00e9crit les propri\u00e9t\u00e9s d&rsquo;ionisation du milieu environnant est\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/interaction-radiation-matter\/interaction-heavy-charged-particles\/stopping-power-bethe-formula\/\"><strong>le pouvoir d&rsquo;arr\u00eat<\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0L&rsquo;expression classique qui d\u00e9crit la perte d&rsquo;\u00e9nergie sp\u00e9cifique est connue sous le nom de formule de Bethe.\u00a0Pour les particules alpha et les particules plus lourdes,\u00a0<strong>le pouvoir d&rsquo;arr\u00eat<\/strong>\u00a0de la plupart des mat\u00e9riaux est tr\u00e8s \u00e9lev\u00e9 pour les particules charg\u00e9es lourdes et ces particules ont des port\u00e9es tr\u00e8s courtes.\u00a0Par exemple, la plage d&rsquo;une particule alpha de 5 MeV est d&rsquo;environ 0,002 cm environ en alliage d&rsquo;aluminium.\u00a0La plupart des particules alpha peuvent \u00eatre arr\u00eat\u00e9es par une feuille de papier ordinaire ou un tissu vivant.<\/p>\n<h2>D\u00e9tecteurs de rayonnement alpha<\/h2>\n<p><strong>Les d\u00e9tecteurs<\/strong>\u00a0peuvent \u00e9galement \u00eatre class\u00e9s en fonction de mat\u00e9riaux sensibles et de m\u00e9thodes pouvant \u00eatre utilis\u00e9es pour effectuer une mesure:<\/p>\n<ul>\n<li><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/gaseous-ionization-detector\/\"><strong>D\u00e9tecteurs d&rsquo;ionisation gazeuse<\/strong><\/a><\/li>\n<li><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/scintillation-counter-scintillation-detector\/\"><strong>D\u00e9tecteurs \u00e0 scintillation<\/strong><\/a><\/li>\n<li><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/semiconductor-detectors\/\"><strong>D\u00e9tecteurs semi-conducteurs<\/strong><\/a><\/li>\n<\/ul>\n<h3><span>D\u00e9tection du rayonnement alpha \u00e0 l&rsquo;aide d&rsquo;une chambre d&rsquo;ionisation<\/span><\/h3>\n<p><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/ionization-chamber-basic-principle.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"alignright size-medium wp-image-26132 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/ionization-chamber-basic-principle-202x300.png\" alt=\"chambre d'ionisation - principe de base\" width=\"202\" height=\"300\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/ionization-chamber-basic-principle-202x300.png\" \/><\/a><span>Pour que les particules alpha et b\u00eata soient d\u00e9tect\u00e9es par les\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/gaseous-ionization-detector\/ionization-chamber-ion-chamber\/\"><span>chambres d&rsquo;ionisation<\/span><\/a><span>\u00a0, elles doivent \u00eatre pourvues d&rsquo;une\u00a0<\/span><strong><span>fen\u00eatre mince<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Cette \u00abfen\u00eatre d&rsquo;extr\u00e9mit\u00e9\u00bb doit \u00eatre suffisamment mince pour que les particules alpha et b\u00eata puissent p\u00e9n\u00e9trer.\u00a0Cependant, une fen\u00eatre de presque n&rsquo;importe quelle \u00e9paisseur emp\u00eachera une particule alpha d&rsquo;entrer dans la chambre.\u00a0La fen\u00eatre est g\u00e9n\u00e9ralement en mica avec une densit\u00e9 d&rsquo;environ 1,5 \u00e0 2,0 mg \/ cm\u00a0<\/span><sup><span>2<\/span><\/sup><span>\u00a0.\u00a0Mais cela ne signifie pas que le rayonnement alpha ne peut pas \u00eatre d\u00e9tect\u00e9 par une chambre d&rsquo;ionisation.<\/span><\/p>\n<p><span>Par exemple, dans certains types de d\u00e9tecteurs de fum\u00e9e, vous pouvez rencontrer des radionucl\u00e9ides artificiels tels que l&rsquo;\u00a0<\/span><strong><span>am\u00e9ricium-241,<\/span><\/strong><span>\u00a0qui est une source de particules alpha.\u00a0Le d\u00e9tecteur de fum\u00e9e poss\u00e8de deux chambres d&rsquo;ionisation, l&rsquo;une ouverte \u00e0 l&rsquo;air, et une chambre de r\u00e9f\u00e9rence qui ne permet pas l&rsquo;entr\u00e9e de particules.\u00a0La source radioactive \u00e9met des particules alpha dans les deux chambres, ce qui ionise certaines mol\u00e9cules d&rsquo;air.\u00a0La chambre \u00e0 air libre permet l&rsquo;entr\u00e9e de particules de fum\u00e9e dans le volume sensible et de changer l&rsquo;att\u00e9nuation des particules alpha.\u00a0Si des particules de fum\u00e9e p\u00e9n\u00e8trent dans la chambre \u00e0 air libre, certains des ions se fixeront aux particules et ne seront pas disponibles pour transporter le courant dans cette chambre.\u00a0Un circuit \u00e9lectronique d\u00e9tecte qu&rsquo;une diff\u00e9rence de courant s&rsquo;est d\u00e9velopp\u00e9e entre les chambres ouvertes et scell\u00e9es et d\u00e9clenche l&rsquo;alarme.<\/span><\/p>\n<h3><span>D\u00e9tection du rayonnement alpha \u00e0 l&rsquo;aide du compteur Geiger-Mueller<\/span><\/h3>\n<p><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/gaseous-ionization-detector\/geiger-counter-geiger-mueller-detector\/\"><span>Les compteurs Geiger<\/span><\/a><span>\u00a0sont principalement utilis\u00e9s pour l&rsquo;instrumentation portable en raison de sa sensibilit\u00e9, de son circuit de comptage simple et de sa capacit\u00e9 \u00e0 d\u00e9tecter les rayonnements de faible intensit\u00e9.\u00a0Bien que l&rsquo;utilisation principale des compteurs Geiger soit probablement dans la d\u00e9tection de particules individuelles, ils se trouvent \u00e9galement dans les compteurs gamma.\u00a0Ils sont capables de d\u00e9tecter presque tous les types de rayonnement, mais il existe de l\u00e9g\u00e8res diff\u00e9rences dans le tube Geiger-Mueller.\u00a0Cependant, le tube Geiger-M\u00fcller produit une sortie d&rsquo;impulsion qui est de la m\u00eame amplitude pour tous les rayonnements d\u00e9tect\u00e9s, donc un compteur Geiger avec un tube de fen\u00eatre d&rsquo;extr\u00e9mit\u00e9 ne peut pas distinguer les particules alpha et b\u00eata.<\/span><\/p>\n<p><strong><span>Type de fen\u00eatre d&rsquo;extr\u00e9mit\u00e9<\/span><\/strong><\/p>\n<p><span>Pour que les particules alpha et b\u00eata soient d\u00e9tect\u00e9es par les\u00a0<\/span><strong><span>compteurs Geiger<\/span><\/strong><span>\u00a0, elles doivent \u00eatre dot\u00e9es d&rsquo;une fen\u00eatre mince.\u00a0Cette \u00abfen\u00eatre d&rsquo;extr\u00e9mit\u00e9\u00bb doit \u00eatre suffisamment mince pour que les particules alpha et b\u00eata puissent p\u00e9n\u00e9trer.\u00a0Cependant, une fen\u00eatre de presque n&rsquo;importe quelle \u00e9paisseur emp\u00eachera une particule alpha d&rsquo;entrer dans la chambre.\u00a0La fen\u00eatre est g\u00e9n\u00e9ralement en mica avec une densit\u00e9 d&rsquo;environ 1,5 \u00e0 2,0 mg \/ cm\u00a0<\/span><sup><span>2<\/span><\/sup><span>\u00a0pour permettre aux particules b\u00eata de faible \u00e9nergie (par exemple du carbone 14) d&rsquo;entrer dans le d\u00e9tecteur.\u00a0La r\u00e9duction de l&rsquo;efficacit\u00e9 de l&rsquo;alpha est due \u00e0 l&rsquo;effet d&rsquo;att\u00e9nuation de la fen\u00eatre d&rsquo;extr\u00e9mit\u00e9, bien que la distance de la surface \u00e0 contr\u00f4ler ait \u00e9galement un effet significatif, et id\u00e9alement une source de rayonnement alpha devrait \u00eatre inf\u00e9rieure \u00e0 10 mm du d\u00e9tecteur en raison de l&rsquo;att\u00e9nuation dans l&rsquo;air.<\/span><\/p>\n<h3><span>D\u00e9tection d&rsquo;Alpha \u00e0 l&rsquo;aide d&rsquo;un compteur \u00e0 scintillation<\/span><\/h3>\n<p><span>Les compteurs \u00e0 scintillation sont utilis\u00e9s pour mesurer le rayonnement dans une vari\u00e9t\u00e9 d&rsquo;applications, y compris les appareils de mesure de rayonnement portatifs, la surveillance du personnel et de l&rsquo;environnement pour la contamination radioactive, l&rsquo;imagerie m\u00e9dicale, les tests radiom\u00e9triques, la s\u00e9curit\u00e9 nucl\u00e9aire et la s\u00e9curit\u00e9 des centrales nucl\u00e9aires.\u00a0Ils sont largement utilis\u00e9s car ils peuvent \u00eatre fabriqu\u00e9s \u00e0 peu de frais mais avec une bonne efficacit\u00e9, et peuvent mesurer \u00e0 la fois l&rsquo;intensit\u00e9 et l&rsquo;\u00e9nergie du rayonnement incident.<\/span><\/p>\n<p><span>Les compteurs \u00e0 scintillation peuvent \u00eatre utilis\u00e9s pour d\u00e9tecter les rayonnements alpha, b\u00eata et gamma.\u00a0Ils peuvent \u00e9galement \u00eatre utilis\u00e9s pour la d\u00e9tection de neutrons.\u00a0\u00c0 ces fins, diff\u00e9rents scintillateurs sont utilis\u00e9s:<\/span><\/p>\n<p><strong><span>Particules alpha et ions lourds<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0En raison du pouvoir ionisant tr\u00e8s \u00e9lev\u00e9 des ions lourds, les compteurs \u00e0 scintillation ne sont g\u00e9n\u00e9ralement pas id\u00e9aux pour la d\u00e9tection des ions lourds.\u00a0\u00c0 \u00e9nergie \u00e9gale, un proton produira 1\/4 \u00e0 1\/2 de la lumi\u00e8re d&rsquo;un \u00e9lectron, tandis que les particules alpha ne produiront qu&rsquo;environ 1\/10 de la lumi\u00e8re.\u00a0Le cas \u00e9ch\u00e9ant, les cristaux inorganiques, par exemple\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/scintillation-counter-scintillation-detector\/csitl-scintillators\/\"><span>CsI \u200b\u200b(Tl)<\/span><\/a><span>\u00a0, ZnS (Ag) (g\u00e9n\u00e9ralement utilis\u00e9s dans les feuilles minces comme moniteurs de particules \u03b1), devraient \u00eatre pr\u00e9f\u00e9r\u00e9s aux mat\u00e9riaux organiques.\u00a0Pure CsI est un mat\u00e9riau scintillant rapide et dense avec un rendement lumineux relativement faible qui augmente consid\u00e9rablement avec le refroidissement.\u00a0Les inconv\u00e9nients du CsI sont un gradient de temp\u00e9rature \u00e9lev\u00e9 et une l\u00e9g\u00e8re hygroscopicit\u00e9.<\/span><\/p>\n<h3><span>D\u00e9tection d&rsquo;Alpha \u00e0 l&rsquo;aide de semi-conducteurs &#8211; D\u00e9tecteurs \u00e0 bande de silicium<\/span><\/h3>\n<figure id=\"attachment_26115\" class=\"wp-caption alignright\" aria-describedby=\"caption-attachment-26115\"><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/silicon-strip-detector-semiconductors.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-medium wp-image-26115 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/silicon-strip-detector-semiconductors-300x197.png\" alt=\"d\u00e9tecteur de bande de silicium - semi-conducteurs\" width=\"300\" height=\"197\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/silicon-strip-detector-semiconductors-300x197.png\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-26115\" class=\"wp-caption-text\"><span>D\u00e9tecteur de bande de silicine Source: micronsemiconductor.co.uk<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<p><span>Les d\u00e9tecteurs \u00e0 base de silicium sont tr\u00e8s bons pour suivre les particules charg\u00e9es.\u00a0Un d\u00e9tecteur de bande de silicium est un agencement d&rsquo;implants en forme de bande agissant comme des \u00e9lectrodes de collecte de charge.<\/span><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/semiconductor-detectors\/silicon-based-semiconductor-detectors\/silicon-strip-detectors\/\"><strong><span>D\u00e9tecteurs \u00e0 bande de silicone<\/span><\/strong><\/a><span>\u00a05 x 5 cm<\/span><sup><span>\u00a02<\/span><\/sup><span>dans la zone sont assez courantes et sont utilis\u00e9es en s\u00e9rie (tout comme les plans de MWPC) pour d\u00e9terminer les trajectoires des particules charg\u00e9es \u00e0 des pr\u00e9cisions de position de l&rsquo;ordre de plusieurs \u03bcm dans la direction transversale.\u00a0Plac\u00e9s sur une tranche de silicium totalement appauvrie et faiblement dop\u00e9e, ces implants forment un r\u00e9seau unidimensionnel de diodes.\u00a0En connectant chacune des bandes m\u00e9tallis\u00e9es \u00e0 un amplificateur sensible \u00e0 la charge, un d\u00e9tecteur sensible \u00e0 la position est construit.\u00a0Des mesures de position bidimensionnelles peuvent \u00eatre obtenues en appliquant une bande suppl\u00e9mentaire comme du dopage sur la face arri\u00e8re de la plaquette en utilisant une technologie double face.\u00a0De tels dispositifs peuvent \u00eatre utilis\u00e9s pour mesurer de petits param\u00e8tres d&rsquo;impact et ainsi d\u00e9terminer si une particule charg\u00e9e provient d&rsquo;une collision primaire ou \u00e9tait le produit de d\u00e9sint\u00e9gration d&rsquo;une particule primaire qui a parcouru une petite distance de l&rsquo;interaction d&rsquo;origine, puis s&rsquo;est d\u00e9sint\u00e9gr\u00e9e.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<p>&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;.<\/p>\n<p>Cet 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