Le compteur Geiger: Définition et principe de fonctionnement
Le compteur Geiger est un instrument de mesure et de contrôle des rayonnements ionisants qui fonctionne sur le principe du tube Geiger-Müller à dérive ionique..
Snécessaire pour détecter et mesurer la présence de rayonnements ionisants (Particules alpha, Bêta, Gamma et X-Rays) dans l'environnement, dans les matériaux de construction, dans les aliments, dans la ferraille ou les déchets industriels.
Il est considéré comme l'outil indispensable dans de nombreux domaines où il est nécessaire de détecter la présence de rayonnements ionisants.:
Santé et radioprotection: Utilisé dans les hôpitaux, départements de médecine nucléaire, centres de radiologie et de recherche pour surveiller la sécurité des milieux de travail et du personnel soignant.
Industrie et ferraille: Indispensable dans les fonderies, usines de recyclage, gestion des déchets et contrôles douaniers pour vérifier l’absence de contamination sur les ferrailles et matières premières.
Contrôle de la construction et des matériaux: Utilisé pour tester les matériaux de construction (granites, cracher, pouzzolane, céramique) et des combustibles tels que les granulés de bois importés.
Surveillance environnementale: Utilisé par les organismes de conservation (comme l'ARPA et les pompiers) ou par des particuliers pour détecter le fond de radioactivité naturelle à terre, air et voies navigables.
Enseignement et collection: Adopté dans les écoles et universités pour les expériences de physique, et par des passionnés pour vérifier l'activité des minéraux (uraninite) ou objets anciens vintage peints au Radium.
Son fonctionnement il est basé sur un principe physique mis au point en 1928 par Hans Geiger et Walther Müller: l'ionisation du gaz rare à l'intérieur du tube et la dérive ionique ultérieure des charges sous l'effet d'un fort champ électrique.
Types de tubes Geiger et avantage de la sonde Pancake
Grâce aux progrès technologiques continus, les compteurs Geiger modernes utilisent différents types de tubi Geiger-Müller. Même s'ils reposent tous sur le même principe physique, ces capteurs diffèrent profondément par leur forme, dimensions, sensibilité intrinsèque et capacité à détecter des types spécifiques de rayonnement.
Un exemple d'excellence est représenté par le Sonde Geiger-Müller pour crêpes: caractérisé par une forme circulaire et une grande fenêtre pas ultra fin, ils permettent non seulement de détecter les rayons gamma avec une très haute sensibilité, mais aussi des particules Alfa et rayonnement Bêta à faible énergie.
Bien que les détecteurs du marché aient des niveaux d'efficacité, précision et coûts très différents, leur fonction première reste la même: compter le nombre de particules radioactives qui traversent la sonde sur une période de temps donnée.
À propos de ça, nos compteurs Geiger Guardian Ray Smart 7317 – Minigeiger 7317 ils utilisent uniquement des sondes Pancake haute performance, capable de mesurer tout type de rayonnement ionisant avec une précision maximale.
Le tube Geiger fonctionne comme une chambre à dérive ionique.
“Le compteur Geiger utilise le tube Geiger-Müller comme Chambre à dérive ionique. En appliquant une tension de fonctionnement élevée au gaz interne, l'instrument est configuré dans un état de pré-décharge électrique.
La tension de travail est intentionnellement réglée à une valeur élevée (dans ce qu'on appelle Région Geiger), mais légèrement inférieure à la valeur qui provoquerait une ionisation spontanée continue du gaz.
De cette manière, des conditions idéales sont créées pour que la réponse de l'instrument ne dépende pas de l'énergie d'une particule unique., mais à partir du décompte réel de l'événement radioactif.
En conséquence, le fort champ électrique à l'intérieur du tube accélère les charges primaires créées par le passage du rayonnement, déclenchant un effet d'avalanche de charges secondaires.
résumer, lorsqu'une particule radioactive traverse le gaz, déclenche une réaction physique très spécifique:
Accélération des charges: Le champ électrique puissant accélère les électrons primaires, provoquant une série impressionnante d'ionisations secondaires.
Multiplication des avalanches: Ce phénomène physique transforme le gaz d'un parfait isolant en un conducteur électrique l'espace d'un instant..
Génération d'impulsions: Le changement rapide de conductivité produit un impulsion électrique (indépendant de l'énergie originale de la particule), qui est converti par le microcontrôleur en comptes numériques.”
En appliquant une haute tension électrique entre les électrodes de la sonde, le mélange gazeux interne est mis dans un état de forte polarisation, restant juste en dessous de la valeur critique qui déclencherait une décharge électrique autonome.
Dans cette configuration, le gaz contenu dans le tube Geiger devient conducteur électrique seulement pendant de très brefs instants, c'est-à-dire au moment exact où le rayonnement ionisant le traverse.
À la fin, pour éviter que la décharge électrique ne devienne continue, le gaz rare est enrichi de gaz halogènes ou de vapeurs alcooliques. Ces agents de éteinte ils éteignent la décharge en une fraction de seconde, restaurer l'état d'isolation du tube pour lui permettre d'enregistrer l'impulsion suivante.
La tension de polarisation du tube Geiger-Müller
La tension de polarisation n'est pas appliquée directement au tube Geiger: Une résistance avec une valeur ohmique élevée est insérée en série avec l'alimentation, dans l'ordre de plusieurs Mégaohm (MΩ). Cette résistance permet d'éteindre la décharge électrique dans le gaz chaque fois qu'une particule ionisante est détectée.
À l’intérieur du tube Geiger-Müller se trouvent deux électrodes: il cathode (connecté au pôle négatif et coïncidant avec la paroi métallique externe) et moi’anode (un fil central, électriquement isolé et polarisé avec une tension continue positive entre 400V et 800V).
La valeur de tension nécessaire pour positionner l'instrument dans la région de mesure optimale — appelée Plateau Geiger — dépend à la fois de la géométrie de la sonde et des propriétés physiques du mélange gazeux. Cette tension de travail doit rester juste en dessous du niveau critique qui déclencherait une décharge électrique continue due à l'effet d'avalanche..
Le champ électrique ainsi généré à l’intérieur du dispositif de détection ressemble donc à ceci “promptement” déclencher une avalanche de courant électrique dès qu'une seule paire d'ions se forme dans le gaz en raison du rayonnement qui le frappe.
Comment l'impulsion électrique est générée dans le tube Geiger
Chaque fois qu'une particule radioactive traverse et ionise le gaz à l'intérieur du tube Geiger-Müller, une microdécharge électrique se déclenche pendant quelques microsecondes ce qui provoque la circulation du courant entre les électrodes.
En raison de l'effet de la chute de tension sur la résistance insérée en série avec le circuit, a est généré aux bornes du tube impulsion électrique négative d'une largeur d'environ 5 à 10 volts et une durée de 50 à 100 microsecondes.
L'ionisation primaire produite par la particule s'ajoute au fort champ électrique déjà présent dans le tube, déclencher une avalanche.
Un aspect fondamental du fonctionnement du tube Geiger est que l'impulsion électrique résultante est complètement indépendante de l'énergie de la particule incidente et par le nombre initial de paires ion-électron créées.
Autrement dit, qu'il s'agisse d'une particule Alpha hautement énergétique ou d'un rayon Gamma, le tube génère une impulsion d'amplitude constante: l'instrument mesure ensuite le nombre d'événements radioactifs, et pas leur énergie.
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