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Partie 3 • Autres méthodes
17.14 ACTIVITÉ INDUITE — DURÉE D’IRRADIATION
Le nombre d’atomes radioactifs N ∗ qui s’accumulent dans l’échantillon au cours de l’irradiation tend vers une limite : à chaque instant, l’augmentation du nombre des noyaux N ∗ est
égale à la différence entre la vitesse de formation, considérée comme constante (le nombre
de noyaux cible N étant très grand) et celle de décomposition :
d N ∗
d t
= w·s· N − l· N
∗
(17.8)
w représente le flux de neutrons, l la constante de décroissance radioactive, s la section
efficace de chaque atome cible dont le nombre est N . Ce nombre est lui-même relié à la
masse m de la fraction isotopique f de l’élément considéré de masse atomique M. Si N
représente le nombre d’Avogadro, on a :
N =
m
M
·N · f
(17.9)
Un calcul classique permet de transformer la formulation élémentaire 17.8 en forme intégrée, pour évaluer le nombre d’atomes N ∗ présents après le temps t :
N
∗ =
w·s· N
l
(1 − exp [−lt])
(17.10)
L’activité induite au temps t correspondant à A = l· N ∗ , on aboutit à l’expression :
A = w·s· N (1 − exp [−lt])
(17.11)
Le terme entre parenthèses est appelé facteur de saturation. Il tend rapidement vers 1
lorsque t augmente. Ainsi, pour t = 6t, l’activité atteint 98 % de la valeur limite. Expérimentalement on ne dépasse jamais un temps de 4 ou 5 périodes du radioélément apparu. On
préfère réserver cette méthode aux radioéléments de courtes périodes.
17.15 DÉTECTION PAR COMPTAGE — PRINCIPE DES MESURES
Le choix du procédé de détection dépend de la nature de l’émetteur et de la complexité
du spectre émis. La solution la plus performante consiste à enregistrer le spectre g qui
accompagne la plupart des émissions b − des radionucléides présents dans l’échantillon
après activation (fig. 17.9).
À la différence du spectre b − , continu en énergie, ce qui ne permet pas de reconnaître
l’élément en cas de mélange, le spectre g est quantifié, donc plus facile à identifier.
Le capteur est soit un cristal de NaI(Tl) qui agit en transformant le photon g en une luminescence dont l’intensité est proportionnelle à l’énergie du photon, du moins si le photon g
est entièrement absorbé par le cristal. Le fonctionnement est semblable à celui des scintillateurs liquides utilisés pour le
14 C, ou bien s’il s’agit d’un cristal de Ge(Li), il se comporte
comme le gaz de remplissage d’un tube de Geiger-Müller.
Partie 3 • Autres méthodes
17.14 ACTIVITÉ INDUITE — DURÉE D’IRRADIATION
Le nombre d’atomes radioactifs N ∗ qui s’accumulent dans l’échantillon au cours de l’irradiation tend vers une limite : à chaque instant, l’augmentation du nombre des noyaux N ∗ est
égale à la différence entre la vitesse de formation, considérée comme constante (le nombre
de noyaux cible N étant très grand) et celle de décomposition :
d N ∗
d t
= w·s· N − l· N
∗
(17.8)
w représente le flux de neutrons, l la constante de décroissance radioactive, s la section
efficace de chaque atome cible dont le nombre est N . Ce nombre est lui-même relié à la
masse m de la fraction isotopique f de l’élément considéré de masse atomique M. Si N
représente le nombre d’Avogadro, on a :
N =
m
M
·N · f
(17.9)
Un calcul classique permet de transformer la formulation élémentaire 17.8 en forme intégrée, pour évaluer le nombre d’atomes N ∗ présents après le temps t :
N
∗ =
w·s· N
l
(1 − exp [−lt])
(17.10)
L’activité induite au temps t correspondant à A = l· N ∗ , on aboutit à l’expression :
A = w·s· N (1 − exp [−lt])
(17.11)
Le terme entre parenthèses est appelé facteur de saturation. Il tend rapidement vers 1
lorsque t augmente. Ainsi, pour t = 6t, l’activité atteint 98 % de la valeur limite. Expérimentalement on ne dépasse jamais un temps de 4 ou 5 périodes du radioélément apparu. On
préfère réserver cette méthode aux radioéléments de courtes périodes.
17.15 DÉTECTION PAR COMPTAGE — PRINCIPE DES MESURES
Le choix du procédé de détection dépend de la nature de l’émetteur et de la complexité
du spectre émis. La solution la plus performante consiste à enregistrer le spectre g qui
accompagne la plupart des émissions b − des radionucléides présents dans l’échantillon
après activation (fig. 17.9).
À la différence du spectre b − , continu en énergie, ce qui ne permet pas de reconnaître
l’élément en cas de mélange, le spectre g est quantifié, donc plus facile à identifier.
Le capteur est soit un cristal de NaI(Tl) qui agit en transformant le photon g en une luminescence dont l’intensité est proportionnelle à l’énergie du photon, du moins si le photon g
est entièrement absorbé par le cristal. Le fonctionnement est semblable à celui des scintillateurs liquides utilisés pour le
14 C, ou bien s’il s’agit d’un cristal de Ge(Li), il se comporte
comme le gaz de remplissage d’un tube de Geiger-Müller.