Chambres d’ionisation

Mesures par chambre d’ionisation

Les chambres d’ionisation cylindriques à puits sous pression sont largement utilisées pour la détermination de l’activité d’échantillons radioactifs. Elles sont utilisées en tant qu’instrument de mesure secondaire notamment pour transférer les étalons et, grâce à leur stabilité dans le temps, contrôler périodiquement la cohérence des résultats de mesure d’activité primaire sur plusieurs années. Les domaines d’application de ces instruments sont variés, ils sont utilisés en recherche, dans l’industrie et dans les services de médecine nucléaire. Leur excellente stabilité dans le temps, leur simplicité de mise en œuvre et leur excellente linéarité en fonction des niveaux d’activité sont les avantages clés de ces instruments de mesure de la radioactivité et de transfert d’étalons.
Une chambre d’ionisation à puits est composée d’un cylindre, à l’intérieur duquel se trouve le gaz (azote, argon ou mélange de gaz) sous une pression donnée et des électrodes qui serviront à la collecte des charges électriques. L’ensemble est connecté à un électromètre qui alimentera la chaîne en haute tension, récupérera le signal de courant donné par la chambre et le transmettra au programme d’acquisition.
Un schéma de la chaîne est présenté ci-dessous.

Le principe de fonctionnement d’une chambre d’ionisation est simple : les rayonnements ionisants de la source (photons X ou gammas, électrons) créent une ionisation des atomes du gaz. Une tension est appliquée entre les électrodes. Les charges négatives sont attirées par l’anode, les charges positives par la cathode. La tension appliquée (tension de polarisation) est suffisamment élevée pour permettre la collection complète des ions positifs et négatifs. Il s’établit alors un courant électrique appelé courant d’ionisation qui va être proportionnel à l’activité de la source radioactive. Le quotient du courant d’ionisation mesuré et de l’activité de l’échantillon étalon est le coefficient d’étalonnage.
Étant donné que le courant d’ionisation dépend de plusieurs paramètres (radionucléide, volume, conditionnement, …), une chambre d’ionisation donnée possède plusieurs coefficients d’étalonnage pour mesurer les activités des échantillons.

Le pôle chambres d’ionisation du LNHB dispose de trois chambres d’ionisation avec différentes caractéristiques :

– La chambre d’ionisation « 2A », de type Vinten 671, remplie avec 10 bars d’azote ;

– La chambre d’ionisation « 6D », de type Vacutec 70129, remplie avec 11 bars d’un mélange 90 % argon + 10 % xénon.

Ces deux chambres sont utilisées pour les mesures de solutions radioactives dans le cadre du Programme de Tests Interlaboratoires (PTI) organisé par le LNHB, ainsi que pour les mesures d’homogénéité de solutions radioactives des exercices de comparaisons internationales dirigées par le Bureau International des Poids et Mesures (BIPM).

– La chambre d’ionisation « Normandy », de type RIB Technologie, remplie avec 2 bars d’argon.

« Normandy » est dédiée aux études et prestations liées à la médecine nucléaire, c’est-à-dire, les étalonnages des activimètres neufs (chambre d’ionisation et électronique associée) avant installation dans les hôpitaux et des solutions radio-pharmaceutiques utilisées dans les services de médecine nucléaire lors d’exposition à des fins de traitement et/ou de diagnostic.