SPECTROMETRIE D’IMPULSIONS DES RAYONNEMENTS IONISANTS

SPECTROMETRIE D’IMPULSIONS DES RAYONNEMENTS IONISANTS

L’analyse spectrométrique consiste à trier sur toute la gamme d’impulsions (énergies) et les ordonner selon leurs hauteurs (amplitudes). Les informations (Energie, Intensité, temps) concernant le spectre sont visualisées en temps réel. Le rangement de ces impulsions est réalisé en utilisant des registres qui serviront de mémoires. Ces registres sont arrangés de telle sorte qu’une adresse mémoire correspond à un canal (CH) de rangement (hauteur d’impulsion déterminée). Figure-1. 5 : principe de l’analyse selon l’amplitude (PHA) et de l’étalonnage en énergie L’étalonnage en énergie consiste à définir l’équation de corrélation entre les numéros des canaux (adresses des registres de stockage) et les énergies (E) des rayons incidents. Cette équation est déterminée à partir de la mesure des échantillons à énergies définies (Points d’Etalonnages). Figure-1. 6 : Droite d’étalonnage en énergie Remarque : La courbe peut être assimilée à une droite linéaire, mais un modèle de régression de type quadratique est recommandée en cas de besoin d’une meilleure approximation : E  aCH b(CH)   La courbe d’étalonnage permet de faire une extrapolation sur la nature des pics inconnus d’un spectre. Figure-1. 7 : Identification des énergies des pics inconnus sur un spectre Figure-1. 8 : Les différentes configurations électroniques en spectrométrie nucléaire Un élément important de l’électronique associé à la spectrométrie linéaire est le module Analyseur à Multicanaux (MCA). La performance d’une chaîne d’analyse moderne dépende de sa configuration et sa gestion (électronique de contrôle cadencée par un microcontrôleur).

Spectrométrie alpha et beta (Radon)

La spectroscopie alpha permet l’analyse qualitative et quantitative des nucléides émetteurs α : – les éléments de la région des terres rares (Z = 58 à Z = 72) – les éléments de numéro atomique supérieur ou égal celui du Plomb (Z ≥ 82), et qui sont les constituants des trois « chaînes de radioisotopes naturelles » ( Th 232 90 , U 235 92 , U 238 92 ).  La suspicion sur l’existence des noyaux super-lourds dans la nature a emmenée le LPNPA dès 1977 à étudier les radioactivités alpha naturelles émises dans les monazites de Madagascar [28, 29]. Le principe de détection des particules alpha est basé sur leurs interactions avec des matériaux bien spécifiques (à scintillation, à gaz ou semiconducteurs) en produisant des impulsions électriques. Figure-1. 9 : Principe de détection des particules alpha Avant toute analyse d’information, l’impulsion électrique ainsi générée est d’abord amplifiée. Figure-1. 10 : Système de spectroscopie Alpha La méthode couramment utilisée en spectrométrie alpha est celle qui fait l’analyse des hauteurs d’impulsions qui se succèdent les uns à la suite des autres. Cette hauteur est proportionnelle à l’énergie alpha. La technique de détection alpha (et Beta) par scintillation liquide a été introduite à partir de l’année 1992, par la dotation d’un système LSC de marque BESKMAN LS 5801. Figure-1. 11 : Le système LSC BECMAN de l’INSTN-Madagascar Plusieurs travaux de recherches, entre autres la recherche de méthode alternative [30, 31, 32, 33] à celle conventionnelle utilisant la déposition électrochimique sur papier filtre, ont été réalisés pour la détermination des isotopes émetteurs alpha. L’acquisition, en 2000 d’un système LSC portatif de marque TRIATHLER (modèle 425-034 de la compagnie HIDEX Oy) avait permit la possibilité de faire des campagnes de mesures directes de l’émanation du gaz de Radon, juste après collection d’échantillon sur terrain [34, 35, 36]. Le LSC TRIATHLER est équipé d’un système de discrimination qui effectue le filtrage selon la forme des impulsions, et donc la séparation entre les signaux correspondant aux particules alpha et ceux des particules beta. 

Spectrométrie de fluorescence-X

En 1980, afin de pouvoir améliorer la capacité d’analyse d’échantillons au sein du laboratoire, la technique, d’analyse par fluorescence-X a été introduite pour la mesure d’autres caractéristiques supplémentaires. Les caractéristiques d’émission de fluorescence-X des terres rares des minerais de Madagascar ont pu être ainsi analysées en 1987 [37], de même que celles des quelques plantes médicinales malgaches [38]. La technique utilise un générateur de rayons-X produisant une émission caractéristique du Molybdène comme source de rayonnement excitateur pour l’échantillon à analyser. La chaîne de détection utilise un détecteur au Silicium dopé au Lithium, qui présente des caractéristiques d’émissions X pour des faibles énergies (1,8 keV) par rapport à celles d’un détecteur au Germanium (10-11 keV) [39][40].