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Post on 13-Jan-2020
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CH 1 LA DETECTION DES RAYONNEMENTS IONISANTS
Pr N Ben Raïs Aouad 1
PR N BEN RAIS AOUAD
Chef de service de médecine nucléaire IBN SINA
Directeur de l équipe de recherche en oncologie nucléaire IBN SINA
LA DETECTION DES RAYONNEMENTS
IONISANTSI Les détecteurs d’ionisation1- Les détecteurs à gaz2- Les détecteurs à semi- conducteurs3- Les émulsions photographiques
II Les détecteurs d’excitation1-Amplificateur de luminance2-Les détecteurs à scintillation
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2-Les détecteurs à scintillationA- Description d’un détecteur à scintillation
1- Scintillateur2- Photomulticateur3- Electronique associée
B-Utilisation médicale1-Le compteur gamma2-Imagerie3-Radioprotection
III- Les détecteurs chimiques
IV-Les appareils fondés sur les défauts de
structure
1- Thermoluminescents
2- Radioluminescents
LA DETECTION DES RAYONNEMENTSIONISANTS
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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.
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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+++
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-Amplificateurs de luminance-Détecteurs à scintillation
*Détecteurs chimiques*Création des défauts de structure par irradiation*Élévation de température (calorimètre)
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 :
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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).
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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.
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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.
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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
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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.
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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
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(UV) lorsqu'elles sont soumises à l'action des rayonnements ionisants.
A/ Description d’un détecteur à scintillationComprend : un scintillateur (Sc)
Un photomultiplicateur (PM)Une électronique associée
Schéma :
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1/ Le scintillateur :
• Rôle : convertit le rayonnement incident en
photon lumineux (ou UV).
• Les différents types de Scintillateurs :
→ Minéraux : iodure de Na : INa « γγγγ»
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→ 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, γγγγInteraction avec le scintillateur (Φ+++, compton++, p)
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═> mise en mouvement d’un e- secondaire ═> excitation═> Désexcitation par émission de photons lumineux ═>
scintillation.
• Les caractéristiques :
Efficacité de détection, rendement lumineux, constante temps de fluorescence (temps faible → taux de comptage élevé)…
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-.
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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 :
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B/ Utilisation médicale :
1/ Compteur gamma (β-, γγγγ )• Radio-analyse : radio immunologie
(rayonnement γγγγ de125I « iode 125 » ) : dosagedes hormones et marqueurs tumoraux.
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
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3) tomographie hybride:TEMP-CTou SPECT-CT4) 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)
Service de médecine nucléaire:Hôpital Ibn Sina
SPECT-CT double tête CHU IBN SINA
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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
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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
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émission de photons lumineux
* Exemple :
Fluorure de Li (FLi) ou F2Ca : mesure de doses d’exposition d’intensité variable(5 millirads…2.105rad)
2/ Radio luminescents
3/ Détecteurs de transparence
V/ les calorimètres :
La désintégration des RE → libération d’énergie : chaleur que l’on mesure dans
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d’énergie : chaleur que l’on mesure dans un bloc de plomb.
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