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Spectrométrie alpha

Dernière mise à jour : vendredi 9 juin 2006, par Catherine GALINDO

Principe

- Les particules α (noyau d’hélium) ont une très faible pénétration dans la matière, d’où la nécessite d’utiliser, pour le comptage, des détecteurs minces à haut pouvoir de résolution comme les semi-conducteurs à jonction passivée et implantée.

- La juxtaposition d’un semi-conducteur P et d’un semi-conducteur N forme une jonction PN. Les « trous » qui sont majoritaires dans la région de type P vont diffuser vers la région N laissant derrière eux des atomes ionisés, qui constituent autant de charges négatives fixes. Il en est de même pour les électrons de la région N qui diffusent vers la région P laissant derrière eux des charges positives. Loin de la jonction, les régions sont neutres électriquement. Au niveau de la jonction, il existe une zone contenant des charges fixes positives et négative bien séparées. Ces charges entraînent l’apparition d’un champ électrique qui s’oppose à la diffusion des porteurs afin d’assurer un équilibre. Cette région dans laquelle la neutralité n’est pas satisfaite est appellée zone desertée de charges libres ou zone de charge d’espace.

- Une particule ionisante apporte de l’énergie aux électrons du milieu, accroissant momentanément la population des porteurs de charge mobiles responsables de la conduction. Un circuit extérieur relié à une résistance de charge impose un champ électrique qui assure la collection des charges et permet de mesurer l’impulsion électrique résultant du passage de la particule. Les signaux ainsi recueillis et amplifiés sont envoyés sur un ordinateur permettant de construire un spectre en amplitude du signal.

Les interférences

- La mesure des émetteurs α exige que le radionucléide soit totalement séparé du reste de la matrice. En effet, le libre parcours d’une particule α dans la matière est extrêmement court. Si on veut mesurer cette particule dans de bonnes conditions de résolution et d’efficacité de comptage en limitant le phénomène de réabsorption de la particule dans la matrice, il est indispensable de procéder à une séparation chimique sélective du radionucléide, puis de préparer une source électrodéposée (cf.Radiochimie et radioécologie).

- Tout élément radioactif émettant des particules alpha d’énergie proche de celle provenant du radionucléide étudié devra également être éliminé avant l’analyse afin d’éviter toute interférence spectrale.

Exemple de spectre obtenu

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Spectre α de la fraction "uranium"
Sédiment marin de Fangatofa

Equipement

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Alpha Analyst - Canberra
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Chambre de comptage alpha
(disque électrodéposé)