Sensibilité de détection
Compter les désintégrations d'atomes radioactifs
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La radioactivité est un instrument sans rival pour l'exploration de l'environnement et du monde vivant, grâce à l'extraordinaire sensibilité des techniques de détection.
On dispose maintenant de dispositifs capables de détecter la désintégration individuelle d'un noyau. La possibilité d'observer un évènement aussi minime est due à la combinaison de deux facteurs.
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Des détecteurs très sensibles
L’extraordinaire sensibilité de la détection de la radioactivité est illustrée par ce « spectre en énergie » des photons gamma émis par un échantillon de matière radioactive. Les détecteurs modernes au germanium sont capables de mesurer avec précision l’énergie des gamma entièrement absorbés dans le volume de détection. On observe ainsi les « raies » caractéristiques des gamma émis par les radioéléments. Etant donnés les taux de comptages extrêmement élevés, on arrive à mette en évidence des raies d’éléments à l’état de traces comme celle du césium-134.
 IN2P3 |
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Les rayonnements produits « électrisent » un grand nombre d'atomes sur leur passage, soit directement dans le cas des rayons alpha et bêta soit en mettant en mouvement des particules chargées dans le cas des rayons gamma. Les centaines de milliers d'atomes ainsi ionisés apportent une première amplification.
Les effets de cette ionisation primaire sont ensuite multipliés par des dispositifs électroniques aux gains élevés. Il devient possible de recueillir un signal dans un détecteur.
À ces deux facteurs favorables, s'ajoute le nombre extraordinairement élevé d'atomes présents dans la moindre quantité de matière. Ainsi 18 grammes d’eau, l’équivalent d’une gorgée, contiennent 600 000 milliards de milliards de molécules. C'est le nombre d'Avogadro, un nombre est tellement grand, que même si la proportion d'atomes radioactifs est très faible dans un échantillon de matière, leur nombre reste colossal. Les taux de comptage des détecteurs, c’est à dire les nombres observés de désintégrations par seconde demeurent par nature élevés.
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Chambre à fils
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L'énormité du nombre d'Avogadro fait que l'on arrive a detecter des quantités infimes d'atomes radioactifs, jusqu'à une partie par million de milliard d'atomes. En comparaison, un poison très toxique (comme l'arsenic) ne peut être détecté chimiquement que pour des proportions au mieux un milliard de fois plus grandes.
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Paradoxalement, les résultats de cette extraordinaire sensibilité, qui devrait rassurer, sont souvent interprêtés avec inquiétude. On est capable de détecter de la radioactivité partout ! Même une radioactivité aussi innocente que celle de nos corps d'humains fait crépiter un détecteur !
Sujets voisins : Principes de détection, Détecteurs historiques
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Voir aussi :
Le nombre d'avogadro
Le phénomène d'ionisation
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