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Physique appliquée à l’exposition externe : dosimétrie et radioprotection
Les avantages de cette technique de mesure sont les suivants [27] : aucune
électronique n’est nécessaire et les détecteurs peuvent être utilisés dans des
environnements hostiles, elle peut être utilisée dans des champs pulsés, la taille
du détecteur peut être adaptée à la mesure, elle peut mesurer des champs très
intenses, elle est insensible aux rayonnements photoniques. Ses inconvénients
sont : la sensibilité est extrêmement basse, le spectre peut être déterminé par
les seuils de réaction mais reste peu précis. En utilisant plusieurs pastilles de
matériaux différents, chacune ayant une réponse différente en fonction de
l’énergie des neutrons, le spectre énergétique de la fluence par bande d’énergie
s’obtient par une déconvolution matricielle.
Détecteur et spectromètre à protons de recul
La détection des neutrons exploitant la diffusion élastique est performante
en raison de sections efficaces importantes et bien connues entre 200 keV et
22 MeV. Cette technique de mesure est fondée sur la discrimination de
l’énergie du noyau de recul issue de la diffusion élastique du neutron dans le
milieu gazeux condensé d’un compteur proportionnel. Rappelons que cette
énergie varie de 0 à une valeur maximale de [4A/(A + 1)
2
]En selon (2.75).
Comme le milieu gazeux est souvent hydrogéné, l’énergie du proton de recul
est comprise entre 0 et En. Celle-ci est alors mesurée soit par ionisations directes dans le volume sensible gazeux du compteur proportionnel, soit par les
traces laissées dans un milieu organique solide. L’inconvénient de ce type de
détecteur réside dans une sensibilité significative aux photons ainsi que dans la
complexité possible liée au post-traitement des mesures.
Pour des énergies de neutrons comprises entre 0,05 et 5 MeV, des compteurs proportionnels à H2 et CH4 sont utilisés [1]. Pour des neutrons de 1 MeV,
la résolution en énergie est alors de l’ordre de 10 % et l’efficacité de 3 % [9]. La
figure 2.48 donne une vue en coupe d’un compteur proportionnel à gaz fondé
sur la mesure du proton de recul.
n
p
Figure 2.48 – Vue en coupe d’un compteur proportionnel sphérique à protons de recul
(D = 40 mm, T = 0,5 mm) [1], avec l’autorisation de EDP Sciences.
Pour la spectrométrie de neutrons de plus haute énergie, jusqu’à 20 MeV,
des scintillateurs solides (plastiques) ou liquides (NE 213) sont utilisés [1].
Pour des neutrons de 8 MeV, la résolution en énergie est alors de 4 % et
l’efficacité de 20 % [9].
Physique appliquée à l’exposition externe : dosimétrie et radioprotection
Les avantages de cette technique de mesure sont les suivants [27] : aucune
électronique n’est nécessaire et les détecteurs peuvent être utilisés dans des
environnements hostiles, elle peut être utilisée dans des champs pulsés, la taille
du détecteur peut être adaptée à la mesure, elle peut mesurer des champs très
intenses, elle est insensible aux rayonnements photoniques. Ses inconvénients
sont : la sensibilité est extrêmement basse, le spectre peut être déterminé par
les seuils de réaction mais reste peu précis. En utilisant plusieurs pastilles de
matériaux différents, chacune ayant une réponse différente en fonction de
l’énergie des neutrons, le spectre énergétique de la fluence par bande d’énergie
s’obtient par une déconvolution matricielle.
Détecteur et spectromètre à protons de recul
La détection des neutrons exploitant la diffusion élastique est performante
en raison de sections efficaces importantes et bien connues entre 200 keV et
22 MeV. Cette technique de mesure est fondée sur la discrimination de
l’énergie du noyau de recul issue de la diffusion élastique du neutron dans le
milieu gazeux condensé d’un compteur proportionnel. Rappelons que cette
énergie varie de 0 à une valeur maximale de [4A/(A + 1)
2
]En selon (2.75).
Comme le milieu gazeux est souvent hydrogéné, l’énergie du proton de recul
est comprise entre 0 et En. Celle-ci est alors mesurée soit par ionisations directes dans le volume sensible gazeux du compteur proportionnel, soit par les
traces laissées dans un milieu organique solide. L’inconvénient de ce type de
détecteur réside dans une sensibilité significative aux photons ainsi que dans la
complexité possible liée au post-traitement des mesures.
Pour des énergies de neutrons comprises entre 0,05 et 5 MeV, des compteurs proportionnels à H2 et CH4 sont utilisés [1]. Pour des neutrons de 1 MeV,
la résolution en énergie est alors de l’ordre de 10 % et l’efficacité de 3 % [9]. La
figure 2.48 donne une vue en coupe d’un compteur proportionnel à gaz fondé
sur la mesure du proton de recul.
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Figure 2.48 – Vue en coupe d’un compteur proportionnel sphérique à protons de recul
(D = 40 mm, T = 0,5 mm) [1], avec l’autorisation de EDP Sciences.
Pour la spectrométrie de neutrons de plus haute énergie, jusqu’à 20 MeV,
des scintillateurs solides (plastiques) ou liquides (NE 213) sont utilisés [1].
Pour des neutrons de 8 MeV, la résolution en énergie est alors de 4 % et
l’efficacité de 20 % [9].