Qu'est-ce qu'un compteur à scintillation?
Un compteur à scintillation est un appareil utilisé pour détecter et mesurer les émissions d'éléments radioactifs. La radioactivité est une libération de particules ou d'énergie à partir de certains éléments contenant trop de neutrons et peut être dangereuse pour l'homme, les animaux et les plantes. Le compteur à scintillation combine un produit chimique qui crée de la lumière lorsqu'il est frappé par des émissions radioactives et un détecteur pour détecter et compter les impulsions lumineuses.
De nombreux éléments ont des isotopes, des molécules contenant un nombre différent de neutrons avec le même nombre de protons et d'électrons. La plupart des isotopes sont stables et rien ne modifiera leur composition chimique au fil du temps. Cependant, un certain nombre d'isotopes radioactifs ne maintiendront pas les neutrons en place et commenceront à se désintégrer de manière radioactive.
Il existe trois principaux types de désintégration radioactive, chacun présentant des caractéristiques différentes. Le rayonnement alpha est une particule combinant des protons et des neutrons et a une énergie relativement basse, ce qui lui permet d’être arrêté par de l’eau ou des plaques métalliques minces. Les rayonnements bêta sont des électrons de haute énergie libérés par l'élément et peuvent pénétrer dans les tissus corporels et les couches de protection. Le rayonnement gamma n'est pas une particule, mais une onde électromagnétique, semblable à la lumière, qui a une énergie très élevée et ne peut être protégé que par des couches de plaque de plomb dense.
Les trois types provoquent des dommages cellulaires chez les plantes et les animaux car ils provoquent un changement des molécules lorsqu'elles sont frappées par un rayonnement. Lorsqu'une particule radioactive ou un rayonnement gamma frappe une molécule, elle libère des électrons dans les tissus environnants ou dans l'air. Si le rayonnement frappe un produit chimique qui émet un flash de lumière et que la lumière peut être détectée, un compteur à scintillation est créé.
Il existe trois types de produits chimiques à scintillation solide, appelés phosphores, utilisés dans les compteurs. Ils comprennent les produits inorganiques, les produits organiques et les plastiques. Les produits chimiques inorganiques susceptibles de libérer de la lumière, appelés photons, lorsqu'ils sont frappés par un rayonnement incluent les iodures de métaux et le sulfure de zinc. Les luminophores organiques peuvent inclure le naphtalène, l’anthracène et d’autres composés apparentés au benzène. Les plastiques en eux-mêmes ne sont généralement pas des luminophores, mais les produits chimiques peuvent être combinés avec un plastique pour former un générateur de photons.
Les produits chimiques inorganiques sont les meilleurs détecteurs de rayonnement gamma, les produits organiques sont optimaux pour les particules bêta et les phosphores incorporés dans du plastique fonctionnent bien pour la détection neutronique. Les isotopes radioactifs peuvent se désintégrer en utilisant diverses méthodes, de sorte que les détecteurs peuvent contenir plus d’un type d’élément de détection. Le logiciel de comptage utilisé dans les détecteurs est essentiel pour déterminer la quantité de rayonnement, car des comptes plus élevés indiquent qu'il y a plus d'éléments radioactifs ou que le compteur est proche de la radioactivité.
Une fois que les photons de lumière sont créés, l’autre partie importante est le détecteur, qui les voit et les compte. De nombreux compteurs utilisent un photomultiplicateur, qui consiste en une série d'électrodes montées dans un tube à vide. Lorsqu'un photon de lumière pénètre dans le tube, il est généralement trop faible pour être détecté par les circuits électroniques du compteur à scintillation. Le photon frappe la première électrode à laquelle une tension électrique lui est appliquée.
Lorsqu'elle est frappée par la lumière, l'électrode libère plus d'électrons, qui se déplacent vers la seconde électrode. Chaque fois que cela se produit, plus d'électrons sont libérés et le signal devient plus fort. Après plusieurs étapes, qui se produisent très rapidement avec des électrons se déplaçant à la vitesse de la lumière, le signal est suffisamment puissant pour que le compteur puisse le détecter, et il enregistre la présence d'un photon de lumière et le compte. Un photomultiplicateur est extrêmement sensible et peut détecter avec précision de très petits éclats de lumière dus à la décroissance.
Un autre type de compteur à scintillation est une unité à phase liquide. Ces compteurs peuvent être utiles dans les analyses de laboratoire, car un échantillon est placé directement dans un liquide composé d'un luminophore et d'un solvant. Toute émission radioactive est détectée immédiatement par les luminophores entourant l’échantillon, qui sont ensuite comptés.
Cette technologie peut être utile lors de la décontamination d'un déversement radioactif, car des tests d'essuyage peuvent être utilisés pour vérifier la radioactivité. De petits échantillons de tissu sont essuyés sur les surfaces, puis placés dans un compteur à scintillation liquide. Ce processus peut être répété autant de fois que nécessaire jusqu'à ce que le compteur indique que la radioactivité est faible, appelée rayonnement de fond.