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Fig. 17 : Schéma du principe de la spectrométrie gamma
2.2. Dispositif d’acquisition et d’analyse
2.2.1. L’ensemble de détection
L’ensemble de détection permet de mesurer un signal issu de l’interaction des rayonnements
ionisants avec le cristal de germanium, de l’amplifier et de le mettre en forme en vue d’une
analyse ultérieure (Courtine, 2007). Deux chaînes de spectrométrie gamma (chaîne 1 et 2) ont
été utilisées pour l’analyse des radioéléments dans le compartiment air (aérosols), et dans les
compartiments sol et sédiment, respectivement.
Chaque chaîne d’acquisition est composée d’un détecteur (dont la partie sensible est un cristal
de germanium hyperpur), placé au centre d’une enceinte blindée. Le détecteur est relié à un
réservoir d’azote liquide qui assure le refroidissement du détecteur d’une part, et par le biais
d’un préamplificateur d’amplitude à une électronique de détection, d’autre part (fig.17).
L’électronique de détection est composée par :
- un rack contenant l’amplificateur, le moniteur d’azote et l’alimentation de haute
tension ;
- une carte d’interface contenant un convertisseur analogique digital (CAD) et un
analyseur multi-canaux (MCA) ;
- un micro-ordinateur et;
2.2.1.1. Détecteur
Le cristal de germanium est soumis à une tension inverse créant un champ électrique à
l’intérieur de la zone intrinsèque. Lorsqu’un photon arrive à l’intérieur de cette zone, il
interagit avec le germanium en produisant des paires électron-trou. Le nombre de paires
électron-trou est proportionnel à l’énergie déposée par le photon incident. Le temps de
collection de charge est fonction de la géométrie du détecteur, de la haute tension appliquée
ainsi que de la nature du cristal (Lutz, 2001 in Courtine, 2007). C’est un facteur qui limite
l’efficacité du détecteur. De manière à améliorer la résolution du détecteur, celui-ci doit être
refroidi, ce qui diminue l’agitation thermique des porteurs de charges. Ceci est assuré par un
cryostat à la température de l’azote liquide, soit 77° K. le détecteur est placé dans un château,
composé de 2 mm de cuivre et de 10 cm de plomb d’épaisseur, afin de limiter la contribution
du bruit de fond ambiant (air, béton) (fig. 18).
On sait de manière générale que dans les détecteurs semi-conducteurs, il existe des zones
inactives pour la détection (Knoll, 2000 in Courtine, 2007) souvent appelées « zones mortes»
(Dead Layers). Si une particule ionisante interagit dans ces zones, il n’y a aucune charge
Fig. 17 : Schéma du principe de la spectrométrie gamma
2.2. Dispositif d’acquisition et d’analyse
2.2.1. L’ensemble de détection
L’ensemble de détection permet de mesurer un signal issu de l’interaction des rayonnements
ionisants avec le cristal de germanium, de l’amplifier et de le mettre en forme en vue d’une
analyse ultérieure (Courtine, 2007). Deux chaînes de spectrométrie gamma (chaîne 1 et 2) ont
été utilisées pour l’analyse des radioéléments dans le compartiment air (aérosols), et dans les
compartiments sol et sédiment, respectivement.
Chaque chaîne d’acquisition est composée d’un détecteur (dont la partie sensible est un cristal
de germanium hyperpur), placé au centre d’une enceinte blindée. Le détecteur est relié à un
réservoir d’azote liquide qui assure le refroidissement du détecteur d’une part, et par le biais
d’un préamplificateur d’amplitude à une électronique de détection, d’autre part (fig.17).
L’électronique de détection est composée par :
- un rack contenant l’amplificateur, le moniteur d’azote et l’alimentation de haute
tension ;
- une carte d’interface contenant un convertisseur analogique digital (CAD) et un
analyseur multi-canaux (MCA) ;
- un micro-ordinateur et;
2.2.1.1. Détecteur
Le cristal de germanium est soumis à une tension inverse créant un champ électrique à
l’intérieur de la zone intrinsèque. Lorsqu’un photon arrive à l’intérieur de cette zone, il
interagit avec le germanium en produisant des paires électron-trou. Le nombre de paires
électron-trou est proportionnel à l’énergie déposée par le photon incident. Le temps de
collection de charge est fonction de la géométrie du détecteur, de la haute tension appliquée
ainsi que de la nature du cristal (Lutz, 2001 in Courtine, 2007). C’est un facteur qui limite
l’efficacité du détecteur. De manière à améliorer la résolution du détecteur, celui-ci doit être
refroidi, ce qui diminue l’agitation thermique des porteurs de charges. Ceci est assuré par un
cryostat à la température de l’azote liquide, soit 77° K. le détecteur est placé dans un château,
composé de 2 mm de cuivre et de 10 cm de plomb d’épaisseur, afin de limiter la contribution
du bruit de fond ambiant (air, béton) (fig. 18).
On sait de manière générale que dans les détecteurs semi-conducteurs, il existe des zones
inactives pour la détection (Knoll, 2000 in Courtine, 2007) souvent appelées « zones mortes»
(Dead Layers). Si une particule ionisante interagit dans ces zones, il n’y a aucune charge