L’IPHC | Ressources techniques » Ramses » Mesure de la radioactivité » Scintillation liquide

Scintillation liquide

Dernière mise à jour : mardi 6 avril 2021, par Olivier COURSON

Principe

Les scintillateurs sont des milieux dans lesquels une fraction non négligeable de l’énergie absorbée lors d’une interaction avec une particule alpha ou beta est transformée, par luminescence, en photons susceptibles d’être détectés.

Le principe est de dissoudre (ou suspendre) l’échantillon radioactif dans un solvant contenant une ou deux substances fluorescentes excitables (de façon indirecte) par le rayonnement afin d’augmenter la longueur d’onde de la lumière à un niveau détectable par le photmultiplicateur. Le mécanisme peut être schématisé par la cascade d’événements suivante :

Etape 1 : Excitation du solvant, S
Etape 2 : Transfert au soluté 1, S1
Etape 3 : Transfert au soluté 2, S2
Etape 4 : Emission

Il est à noter :
 Le nombre de molécules de solvant, n, excitées par l’émission ß, dépend de l’énergie de la particule.
 Les deux solutés (scintillateurs) n’absorbent eux-mêmes, pratiquement rien du rayonnement ß.

Les interférences

Les phénomènes parasitant les mesures :
 le bruit électronique. Il peut être réduit en abaissant la température (20°C -> 0°C : gain d’un facteur 4) et en utilisant 2 Phomultiplicateurs montés en coïncidence.
 les éléments radioactifs contenus dans les matériaux comme, par exemple, ⁴⁰K, que l’on trouve surtout dans le verre.
 les rayons cosmiques.
 l’environnement.
 l’extinction de fluorescence ou Quenching. On distingue 3 phénomènes qui font que l’énergie des rayonnements ß_- peut être absorbée sans que la lumière visible soit détectée :

• l’extinction chimique : due à la présence d’eau, d’acides, de sels et d’0₂ dissous.

• l’extinction de couleur : s’observe si un produit (généralement coloré) est présent.

• l’extinction par dilutions : due à une concentration impropre d’un des composants du mélange scintillant ; s’observe notamment lorsque le volume de l’échantillon est grand.

Exemple de spectre obtenu

Spectre d’un mélange Am Sr/Y

Equipements

Scintillateur liquide Quantulus

Scintillateur liquide Winspectral Echantillons à mesurer