D

1
Le but de la protection radiologique est
dempêcher les lésions dans les tissus vivants
par les radiations ionisantes

• Source radioactive
• activité (Bq)
• énergie (eV)

dose reçue
Le rayonnement est porteur dénergie qui est
transmise à la matière et qui peut provoquer des
dégâts
il faut éviter labsorption du rayonnement par
les organismes vivants
2
En pratique débitmètre ou contaminamètre?

• Contaminamètre
• Indique la présence de substances radioactives
  ou dune contamination mais ne dit rien du danger
  potentiel dirradiation !
• coups par sec.(Bq)
• Débitmètre
• Mesure de lirradiation externe (Débit de dose
  absorbée ou dose absorbée) à proximité dune
  source de rayonnements ionisants
• Tient compte de lE du rayonnement et de son
  intensité
• en µGy/h (µSv/h), mGy/h (mSv/h), mGy ou mSv.

3
Détection et mesure des radiations

• Principe des détecteurs perte dE par les rayts
  dans un milieu spécifique avec répartition de E
  entre des états excités du détecteur
• 2 grands types dinteraction des rayts avec la
  matière
• Ionisation production dions et délectrons dans
  un milieu ionisé et mesure de la quantité totale
  délectricité
• Excitation quanta de lumière émis par des
  centres excités dans un matériau  scintillant 
  lors du retour à létat fondamental. Grâce à une
  surface photo-électrique, émission délectrons
  avec mesure de la quantité totale délectricité
• Autres processus
• Mesure de la chaleur (Microcalorimètre)
• Réactions chimiques (accumulation de
  linformation jusquà lecture) dosimètre

4
Détection par ionisation
Nombre dions collectés

1. Recombinaison
2. Ionisation simple et primaire (chambre
   dionisation)
3. Région proportionnelle (compteur proportionnel)
4. Région Geiger-Muller (compteur geiger-Muller)
5. Décharge

Signal exploité la collection des électrons ou
impulsion de charges dont lamplitude varie avec
ddp
5
Zones de fonctionnement différentes régions en
fonction de la tension appliquée

• Zone 1 Recombinaison (V lt 100V)
• Champ insuffisant
• Zone 2 ionisation primaire (V gt 200V)
• Tous les électrons ou ions collectés (palier)
• Pas dionisation secondaire (q)
• Indépendance avec V mais dépend de E
• Zone 3 proportionalité (300 lt V lt 1000V)
• Ionisation secondaire
• Nbre de charges collectées gt nbre de charges
  produites par ionisation primaire (Q kq) avec k
  variant avec V
• Zone 4 régime Geiger-Müller (V gt 1100V)
• Q ne dépend plus de q (ions primaires)
• Ionisation quasi-totale du gaz
• Mise en évidence dune particule mais
  pas qualifier ni quantifier (compteur)
• Zone 5 Décharge

Nombre dions collectés
Rayonnement ionisant formation de paires dions
dépôt de charges sur les électrodes courant
avec intensité I (intensité du RI, de la forme
et nature des parois du détecteur, électrodes,
gaz et de ddp)
6
Les chambres dionisation

• Système de détection simple et sûr
• Enceinte cylindrique contenant de lair et 2
  électrodes entre lesquels ddp gt 100 V
• Électrode cylindrique
• Électrode - tige métallique anodique
• Ionisation simple
• pas de recombinaison
• tous collectés
• Pas de processus secondaire
• Mesure du courant produit par la collection
  dions (impulsion de charge dune certaine
  amplitude)
• indépendante de la ddp
• dépendante de lEparticule
• Courant recueilli très faible ? résistance de
  charge élevée (V Ri)

7
Chambres dionisation

• Principalement utilisée pour la mesure de
  rayonnements X et ? (peu sensibles)
• Mesure de débits de dose (contrôle des appareils
  émetteurs de rayons X)

BABYLINE couramment utilisée en
radioprotection Chambre dionisation à paroi
mince 7 mg/cm2 (matériau léger) Volume de 513
cm3

• Caractéristiques
• Enveloppe en matériau équivalent aux tissus mous
  
• de lorganisme (épaisseur 300 mg/cm2)
• Mesure des débits de dose X et ? de 8 keV à 10
  MeV
• Pour ? dE élevée (gt 500 KeV) (ex 32P)
• Sous-estimation des doses au contact de la
  source

Exemple 10-5 Gy/h dans 1 cm3 dair ? 0.98
10-16A Courant développé (1ère échelle) (0.98
10-16A x 515)/1.08 4.7 10-14A Résistance de
1012 ohm (V Ri) ? 47 mV
8
2 épaisseurs de paroi dans les chambres
dionisation

• 7 mg/cm2 évaluation de la dose absorbée au
  niveau de la couche basale de lépiderme ? dose
  correspondant aux organes et tissus irradiés
  situés à une profondeur de 0,07 mm par les
  rayonnements fortement et faiblement pénétrants
  (dose peau)
• 300 mg/cm2 évaluation de la dose absorbée en
  profondeur ? dose correspondant aux organes et
  tissus irradiés situés à une profondeur de 10 mm
  par les rayonnements les plus fortement et
  faiblement pénétrants (dose en profondeur)

9
Chambre dionisation mince 7 mg/cm2 ( enveloppe
équivalent tissu 300 mg/cm2)
10
Sous-estimation de la dose
Réponse linéaire OK!
40 keV
Etalonnage des détecteurs en fct de lE des rayts
à laquelle les mesures sont faites !
11
Réponse en énergie

• Pour un type de particules donné, l'efficacité
  d'un instrument varie en fonction de l'énergie de
  la particule.
• réponse en énergie d'un détecteur rapport entre
  le signal donné par le détecteur pour des
  particules d'énergie E sur le signal donné par
  des particules à une énergie de référence (Eréf),
  pour une quantité fixe de rayonnement.
• Toute mesure avec un détecteur est une mesure
  relative.
• calibration du détecteur équipé dune sonde
  donnée avec une source dactivité connue et
  délivrant le même type de rayonnement que celui
  détecté par la sonde (source radioactive comme le
  60Co ou le 137Cs)

12
Chambres dionisation.
Mesures de débits de dose de 0.3 µSv/h à 100
mSv/h Alarme visuelle et sonore pour le débit de
dose et dose intégrée
appareil pour mesure des rayonnements ?, ?
(paroi de très faible épaisseur) ou chambre
ouverte (pression air atmosphérique)
13
Les compteurs proportionnels

• Tension entre 300 et 1000V
• Ions suffisamment accélérés pour créer des
  ionisations secondaires
• Ion positif ne joue aucun rôle
• Amplitude signal ? nbre dions créés par la
  particule dans le volume (E perdue par les
  particules)
• N (nbre de charges collectées) gt n charges de
  lionisation primaire
• Utilisation détecteur de surface
• Compteur plat pour mesurer des sources
  radioactives de grande surface
• Grande fenêtre de détection jusquà 200 cm2
• Gaz de remplissage butane, xénon

N k x n
Électrons accélérés à leur tour libèrent dautres
électrons et ainsi de suite
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Détection des contaminations radioactives en ? et
? ou détection des rayonnements ? et ? de faible
énergie
Surface de détection ? 100 cm2
Rendement de comptage Ex 131I 1 cps 4
Bq/dm2 Ex 18F 1 cps 15.6 Bq/dm2
Monitoring des mains et pieds, vêtements,
contrôle dobjets et surfaces de travail
15
Compteur proportionnel au BF3 pour la détection
des neutrons

• Détection par réaction nucléaire provoquée dans
  la matière
• Production de particules secondaires pouvant être
  détectées
• BF3 enrichi en 10B (18.7 dans B naturel)
• BF3 densité faible ? faible probabilité
  dinteraction avec ?
• Efficacité faible pour neutrons rapides
• Utilisation mesures de radioprotection autour
  des réacteurs, des accélérateurs et des sources
  de neutron

510B 01n ? 37Li 24He2 (?)
Ralentissement des neutrons avec une substance
hydrogénée qui entoure le compteur
16
Les compteurs Geiger-Müller

• Régime de semi-proportionalité
• Retour à létat fondamental dions excités avec
  émission de ? qui arrachent des e- à la cathode
  ? ces e- produisent dautres ionisations
• Ddp gt 1000V, zone de non-proportionalité entre
  nbre dions collectés et nbre dions créés
  initialement
• Régime de geiger-Müller
• Ddp gt 1100 V, E importante des atomes ionisés
• Emission de cette E sous forme de ? ayant
  suffisamment dE pour extraire des e- (nouvelles
  avalanches)
• Amplitude des impulsions importante (charge
  collectée) et indépendante de lionisation
  initiale
• Le détecteur délivre le nombre max délectrons
  quil est capable démettre
• Amplitude grande mais constante quelque soit la
  particule (pas de discrimination en fct de E)

Ce type de détecteur nest pas sélectif (hauteur
dimpulsion indépendante de la nature de la
particule)
17
Plateau de comptage du compteur Geiger-Müller
Au-dessus du seuil GM, taux de comptage constant
? palier avec un légère pente
Pente admissible max 3
Longueur du plateau ? 300 V
Nombre de coups/sec
Utilisation des GM surtension de 50-100 V par
rapport au seuil GM
plateau
Tension (V)

• Régime de décharge (gt 1400 V)
• Détecteur instable, décharge permanente

18
Les compteurs GM à halogène compteur
auto-coupeur

• Ajout de gaz rare (Ar, Ne), alcool ou halogène
  (Cl, Br) pour interrompre lavalanche délectrons
  et rendre lappareil apte à la détection dune
  autre particule
• Alcool tension de 1500 V
• Halogène 600 V (tension de fonctionnement
  faible)
• Caractéristiques du détecteur
• robuste
• Gamme étendue de T
• Pas de décomposition chimique durée de vie
  infinie
• Fabrication délicate (protection des électrodes)
• Temps de latence long ? pas de mesure de
  précision

Multirad (Contamination de surfaces par ? dE
gt100 keV, ex 32P (rdt 55))
GM excellents pour détection des contaminations
ou en système portable
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Types de compteurs Geiger-Müller

• Dosimètre à compteur GM
• Enceinte métallique épaisse (interaction entre
  champ de ? et atomes de la paroi)
• Électrons secondaires de la paroi pénétrant dans
  volume gazeux et créant des ionisations
• Nbre dimpulsions/temps 8 Nbre délectrons sec.
  mis en mouvement ou 8 au flux de rayonnement
  incident
• 8té entre le flux et la dose absorbée mais parois
  non équivalents tissus ( matériau avec Z
  gt) lointain rapport entre dose!
• Surestimation de la dose absorbée dans les tissus
  (réponse acceptable jusque 50 keV car atténuation
  forte du rayonnement incident)
• Détecteur robuste, facile demploi et portatif

Radiameter FH 40F
PRM301
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En pratique débitmètre ou contaminamètre?

• Contaminamètre
• Indique la présence de substances radioactives
  ou dune contamination mais ne dit rien du danger
  potentiel dirradiation !
• coups par sec.(Bq)
• Débitmètre
• Mesure de lirradiation externe (Débit de dose
  absorbée ou dose absorbée) à proximité dune
  source de rayonnements ionisants
• Tient compte de lE du rayonnement et de son
  intensité
• en µGy/h (µSv/h), mGy/h (mSv/h), mGy ou mSv.

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Contaminamètre

• Mesure de la contamination (présence et
  concentration de substances radioactives ou
  activité)
• Info en coups par seconde ? Becquerel

- Nature du radioélément - Energie du rayonnement
émis - Rendement du contaminamètre pour cette E
Compteur proportionnel
Scintillateur NaI
Compteur G-M
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Débitmètre

• Mesure de lirradiation externe à proximité
  dune source de rayonnements
• tient compte de lE du rayonnement et de son
  intensité
• en µGy/h (µSv/h), mGy/h (mSv/h), mGy ou mSv.
• Dose absorbée dans les tissus (mSv) constat à
  posteriori
• Débit de dose absorbée (mSv/h) aspect prospectif
  (estimation de la dose susceptible dêtre reçue)

Chambre dionisation (Babyline, Harwell)
Dosimètre Geiger-Muller compensé