Détection des particules gammas

[invitef99e3ebc]

Bonjour,

J'ai réalisé un TP il y a peu de temps où le but était de mesurer l'absorption de particules gammas en fonction de l'épaisseur de différents matériaux, avec pour finalité de déterminer le coefficient d'atténuation, et ceci avec des gammas d'énergies différentes. On a utilisé un détecteur au germanium ultra-pur pour faire les mesures.

Une question du protocole me pose néanmoins soucis. On nous demande pourquoi on utilise généralement un détecteur au germanium pour détecter les rayonnements gammas et non un détecteur au silicium, qui est aussi un semi-conducteur, tout en justifiant cela à partir des résultats expérimentaux qu'on a obtenu.
On nous demande également d'expliquer pourquoi l'efficacité de détection d'un détecteur avec cristal de germanium diminue quand l'énergie des gammas augmente.

J'avoue déjà ne pas avoir bien saisi comment fonctionnait ce détecteur. De ce que j'en ai plus ou moins retenu, les gammas vont venir arracher les électrons du semi-conducteur, créant ainsi des porteurs libres, qui vont être attirés par l'électrode positive du détecteur (ce détecteur étant polarisé à haute tension), et crée ainsi un courant qui va pouvoir être analysé.

Quelqu'un peut m'aider à éclaircir tout ça ? Merci d'avance.
-----

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Je crois que vous trouverez toutes les réponses à vos questions dans wikipedia en anglais. La page ne français est moins explicite.
Au revoir.

[KLOUG]

Bonsoir

Et un bonsoir spécial à LPFR

Une question du protocole me pose néanmoins soucis. On nous demande pourquoi on utilise généralement un détecteur au germanium pour détecter les rayonnements gammas et non un détecteur au silicium, qui est aussi un semi-conducteur, tout en justifiant cela à partir des résultats expérimentaux qu'on a obtenu.

Le détecteur germanium a été le premier a être utilisé pour faire la détection des rayonnements gamma avec une bonne résolution. C'était d'ailleurs lesdétecteurs Germanium Lithium (GeLi). On est ensuite passé à la technologie des germanium hyper purs.

Le silicium est assez cher, même par rapport à un Germanium et il demande un refroidissement plus complexe que les détecteurs germaniums (qui en ont besoin aussi) pour réduire le "bruit de fond".

On nous demande également d'expliquer pourquoi l'efficacité de détection d'un détecteur avec cristal de germanium diminue quand l'énergie des gammas augmente.

Je vous renvoie à un cours d'interaction rayonnement matière et les trois effets (photoélectrique, compton et création de paires) des rayonnements gamma avec le milieu.
Dans le cas de l'effet photoélectrique le rayonnement incident cède son énergie aux électrons qui sont s'arrêter rapidement ans le milieu.
Avec l'effet Compton vous avez un rayonnement diffusé. Plus l'énergie du gamma incident augmente plus l'énergie du diffusé est susceptible d'augmenter pouvant ainsi "échapper" au détecteur...
La conclusion coule de source (radioactive !)

De ce que j'en ai plus ou moins retenu, les gammas vont venir arracher les électrons du semi-conducteur, créant ainsi des porteurs libres, qui vont être attirés par l'électrode positive du détecteur (ce détecteur étant polarisé à haute tension), et crée ainsi un courant qui va pouvoir être analysé.

Oui ce détecteur ce comporte finalement comme un détecteur à gaz utilisant le principe de l'ionisation. Avec une différence : il faut 30 eV pour créer un paire d'ions dans un détecteur à gaz, il faut 3 eV pour créeer une paire d'ions dans un semi-conducteur.

C'était un petit complément français par rapport à ce bon Wiki.

Bonne continuation
KLOUG

[invitef99e3ebc]

Merci à vous 2 pour ces réponses, je devrais pouvoir m'en sortir avec ces compléments d'informations (et j'avoue que autant j'avais pensé à regarder la page Fr du détecteur sur Wiki, autant j'avais totalement zappé la page us.. )

[A voir en vidéo sur Futura]