Compteur à grille

Le compteur à grille est un détecteur de particules qui sert à mesurer de faibles radioactivités dans le cas où l'isotope actif est assez peu abondant dans l'élément mesuré ou le cas où il a intrinsèquement une faible activité.



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Histoire du nucléaire - Détecteur de particules - Capteur - Composant électronique - Radioactivité

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  • Définitions de compteur geiger, synonymes, antonymes, ... compteur à grille («screen-wall counter») ; compteur proportionnel à gaz (compteur à flux gazeux... (source : dictionnaire.sensagent)

Le compteur à grille est un détecteur de particules qui sert à mesurer de faibles radioactivités dans le cas où l'isotope actif est assez peu abondant dans l'élément mesuré ou le cas où il a intrinsèquement une faible activité. Ce système est découvert par Willard Frank Libby au début des années 1930 et devient à la fin des années 1940 l'élément central de la réalisation technique de la datation par le carbone 14 développée par Libby et ses collaborateurs.

Historique

Dès 1930, Libby construit un compteur Geiger-Müller, le premier aux États-Unis. Le dispositif d'augmentcation mis au point à l'occasion fait l'objet du premier article que signe Libby[1]. Un autre article publié en 1934 dans Physical Review[2] présente les conclusions du travail de thèse de Libby sur la radioactivité naturelle du néodyme et du samarium. Un aspect important de cet article est la description de la technique de mesure de radioactivité baptisée «screen-wall counter» (ou «compteur à grille»).

Le compteur Geiger-Müller construit par Libby en 1930 consiste en un tube en laiton entourant un fil de fer et rempli d'air à pression réduite. Le fil est porté à un potentiel positif de 2 000 volts comparé au tube. Quand une radiation ionisante traverse le tube, elle provoque une décharge qui fait chuter brutalement le potentiel du fil. Après augmentcation, un ampèremètre détecte le courant généré et par conséquent le passage de la radiation.

Le compteur Geiger-Müller ne détecte pas les radiations de trop faible énergie qui traverse le tube en laiton (qui fait office de cathode). Dans un compteur à grille, ce tube est remplacé par une grille à larges mailles de façon à laisser passer l'ensemble des radiations, même les plus faibles. Fréquemment, le terme «compteur à grille» ne sert à désigner pas uniquement le compteur mais, par extension, la totalité du système qui l'entoure.

Pour mesurer des faibles radioactivités, une méthode différentielle, qui corrige le bruit de fond dû aux rayons cosmiques ainsi qu'aux contaminations par de faibles quantités de substances particulièrement radioactives, est indispensable. Cette méthode doit tenir compte des envisageables variations du bruit de fond au cours du temps. À cet effet, une chambre cylindrique étanche est remplie d'un gaz (hydrogène, par exemple) qui peut aisément être ionisé. Le compteur à grille occupe le centre de la chambre. Une tension de 50 volts entre la paroi de la chambre et la grille empêche l'accumulation d'ions dans l'espace intermédiaire. Une couche d'échantillon radioactif suffisamment fine pour ne pas absorber les radiations émises est déposée sur une moitié de la paroi intérieure d'un cylindre dont la longueur mesure deux tiers de la longueur de la chambre. Le cylindre est positionné dans la chambre où il peut coulisser. À intervalles de temps régulier, le cylindre coulisse de la moitié de sa longueur. Donc, une moitié du cylindre puis l'autre est mise dans la région de sensibilité du compteur à grille qui mesure ainsi l'activité de l'échantillon radioactif plus le bruit de fond, puis le bruit de fond seul alternativement. Le mouvement du cylindre et l'enregistrement de l'activité sont automatisés.

Références

  1. W. F. Libby, 1932, «Simple augmenter for Geiger-Müller counters», Physical Review 42 (3)  : 440-441.
  2. W. F. Libby, 1934, «Radioactivity of neodymium and samarium», Physical Review 46 (3)  : 196-204.

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