CH 1 LA DETECTION DES RAYONNEMENTS
IONISANTS
PR N BEN RAIS AOUAD
Chef de service de médecine nucléaire IBN SINA Directeur de l équipe de recherche en oncologie
LA DETECTION DES RAYONNEMENTS IONISANTS
I Les détecteurs d’ionisation 1- Les détecteurs à gaz
2- Les détecteurs à semi- conducteurs 3- Les émulsions photographiques
II Les détecteurs d’excitation 1-Amplificateur de luminance 2-Les détecteurs à scintillation 2-Les détecteurs à scintillation
A- Description d’un détecteur à scintillation 1- Scintillateur
2- Photomulticateur
3- Electronique associée B-Utilisation médicale
1-Le compteur gamma 2-Imagerie
III- Les détecteurs chimiques
IV-Les appareils fondés sur les défauts de structure
1- Thermoluminescents 2- Radioluminescents
LA DETECTION DES
RAYONNEMENTSIONISANTS
2- Radioluminescents 3- De transparence V- Les calorimètres
LA DETECTION DES
RAYONNEMENTS IONISANTS
• La détection d’un rayonnement résulte de l’interaction entre ce rayonnement et un milieu matériel appelé détecteur.
milieu matériel appelé détecteur.
• La détection de particules chargées ou de photons utilisera l’un des deux modes
possibles d’interaction : l’ionisation ou l’excitation.
Les effets les plus utilisés :
*Détecteurs d’ionisation+++
-Ionisation des gaz +++
-Ionisation des solides (semi conducteurs) - Émulsions photographiques
*Détecteurs d’excitation+++
-Amplificateurs de luminance -Détecteurs à scintillation
*Détecteurs chimiques
I- Les détecteurs d’ionisation :
Mesure d’une charge électrique produite par le rayonnement (dans le gaz ou le solide).
1- Les détecteurs à gaz :
Le gaz est enfermé dans une enceinte cylindrique.
La paroi du cylindre constitue la cathode (pôle négatif).
Un filament central constitue l’anode (pôle positif).
Normalement quelque soit la ddp : aucun
courant ne traverse la chambre, mais si une particule traverse l’enceinte de gaz, il y a
interaction entre le rayonnement ionisant et les molécules de gaz.
• production d’un grand nombre :
D’ion + attirés par la cathode.
D’ion + attirés par la cathode.
D’e- attirés par l’anode
»»» Courant électrique
Ce courant électrique dépend de la ddp entre les électrodes
• - Si ddp < 100 Volt : pas de courant électrique.
Les électrons ne sont pas suffisamment accélérés et se recombinent avec les ions positifs ═» c’est le régime de recombinaison.
• - Si 100 < ddp < 200Volt : chambre d’ionisation.
Régime d’ionisation primaire. La recombinaison est nulle.
est nulle.
Utilisation : activimètre ,babyline (Médecine Nucléaire, Radiothérapie), ….
- Si 300 < ddp < 1000 Volt : Régime Proportionnel.
Le champ électrique est intense ═» électrons et ions positifs acquièrent une énergie cinétique élevée ═»
Ionisation secondaire.
- Si ddp ≥ 1100 volt ++: ionisation primaire → ionisation secondaire → ionisation tertiaire…….
Avalanche d’ions multipliés en chaîne = avalanche Avalanche d’ions multipliés en chaîne = avalanche Townsend ═» Impulsion électrique très intense.
La charge collectée est indépendante de L'ionisation initiale : Régime Geiger Muller = GM (détection de la contamination par des produits radioactifs)
2/ Détecteurs à semi conducteurs:
« Chambres d'ionisation solides »
Intérêt : très bonne résolution en énergie : ++
pour le rayonnement gamma.
3/ Émulsions photographiques : (Cours de radiologie).
II/ Les détecteurs d'excitation : 1/ L’amplificateur de luminance :
(Cours de radiologie)
2/ Les détecteurs à scintillation :
Utilisent la propriété de certaines substances d'émettre des photons visibles ou ultraviolets (UV) lorsqu'elles sont soumises à l'action des (UV) lorsqu'elles sont soumises à l'action des rayonnements ionisants.
A/ Description d’un détecteur à scintillation Comprend : un scintillateur (Sc)
Un photomultiplicateur (PM) Une électronique associée
Schéma :
1/ Le scintillateur :
• Rôle : convertit le rayonnement incident en photon lumineux (ou UV).
• Les différents types de Scintillateurs :
→ Minéraux : iodure de Na : INa «
γγγγ
»→ Minéraux : iodure de Na : INa «
γγγγ
»→ Organiques : détecteur β-
→ Liquides : β- de faible énergie
• Le fonctionnement : ++
Particules chargées : α, β-
Absorption par excitation ═> Désexcitation par émission de photons lumineux :scintillation.
Photons X, γγγγ
Interaction avec le scintillateur (Φ+++, compton++, p)
═> mise en mouvement d’un e- secondaire ═> excitation
═> Désexcitation par émission de photons lumineux ═>
scintillation.
2/ Le photomulticateur :PM :
• Rôle : convertit le signal lumineux en signal électrique.
• Le PM est composé de:
*Photocathode : qui transforme les photons lumineux du scintillateur en e-.
lumineux du scintillateur en e-.
*Multiplicateurs d’e- : Dynodes.
*Anode : recueille les e- de la dernière dynode et les transforme en signal
électrique.
3/ Électronique associée :
• préamplificateur.
• Amplificateur.
• Dispositifs de comptage.
NB : rendement : 20-60% (GM ≈ 1%)
B/ Utilisation médicale : B/ Utilisation médicale :
1/ Compteur gamma (β-, γγγγ )
2/ Imagerie :
Détection du rayonnement γγγγ → image =scintigraphie
Les différents types d’appareils sont:
• Scintigraphe à balayage(1970)
• Gamma caméras : plusieurs types : 1)planaire (1956).
2) tomographie : image en coupe: TEMP(tomographie
d’émission monophotonique) ou SPECT (en anglais):
simple tête;double tête ou triple tête 3) tomographie hybride:TEMP-CTou SPECT-CT
3) tomographie hybride:TEMP-CTou SPECT-CT 4) TEP : tomographie par émission de positrons
(on détecte les photons γγγγ de 511 KeV).
5)TEP-CT : morpho TEP
3/ radioprotection: Antropogammamètre.
IBN SINA
MEDECINE NUCLEAIRE AU MAROC MEDECINE NUCLEAIRE AU MAROC
Service de médecine nucléaire:Hôpital Ibn Sina
Gamma Camera MEDISO: NUCLINE TH
Installed in 2001 (IAEA)
number of PMT : 22 (small head)
SPECT-CT double tête CHU IBN SINA
MEDECINE NUCLEAIRE AU MAROC MEDECINE NUCLEAIRE AU MAROC
Deux Compteurs gamma:
IMMUNOTECH: 12 Wells
Service de médecine nucléaire:Hôpital Ibn Sina
PACKARD: 10 Wells (2002 IAEA)
III/ Détecteurs chimiques :
• Mettent à profit des réactions d’oxydo-réduction provoquées par les RI. Ces détecteurs sont très employés comme dosimètres en radiobiologie (mesure de doses absorbées très élevée).
IV/ Les appareils fondés sur la mesure des IV/ Les appareils fondés sur la mesure des
défauts de structure
1/ thermo luminescents : mesure de la dose de contact « bague »
═> défaut de structure stable
↓
↓
Chauffage
═> disparition des défauts avec émission de photons lumineux émission de photons lumineux
* Exemple :
Fluorure de Li (FLi) ou F2Ca : mesure de doses
V/ les calorimètres :
La désintégration des RE → libération
d’énergie : chaleur que l’on mesure dans d’énergie : chaleur que l’on mesure dans un bloc de plomb.
