Scintillation liquide / RCTD

Compteur Tri-Carb, ca. 1957
Compteur Wallac, ca. 2016

 

La scintillation liquide est une technique de mesure d’activité radioactive dont les principes ont été établis en 1950, par deux équipes étasuniennes indépendantes (Kallmann, 1950 et Reynolds et al., 1950).
Le premier détecteur commercial a été développé en 1954 (Packard Instruments) et depuis, de nombreuses générations de compteurs se sont succédé et se retrouvent dans tous les laboratoires de mesure d’activité du monde.

Ajout d’une aliquote de solution aqueuse dans un liquide scintillant

Les appareils de scintillation liquide sont principalement utilisés pour les mesures d’activité d’échantillons aqueux dans le cadre de la surveillance de l’environnement, et plus spécialement pour les radionucléides se désintégrant par transition bêta pure ou par capture électronique, pour lesquels les méthodes de spectrométrie gamma sont inopérantes.

Photomultiplicateur

Le principe de base consiste à mélanger une aliquote de la solution à mesurer à un liquide scintillant. Le rayonnement émis par la désintégration d’un corps radioactif excite alors le scintillateur, qui émet de la lumière.
La détection des impulsions lumineuses par un photomultiplicateur (PM), permet de retrouver l’activité présente dans l’aliquote, définie comme le nombre de désintégrations radioactives par unité de temps.
Les compteurs à scintillation liquide commerciaux présentent généralement un rendement de détection (probabilité qu’une désintégration conduise à une impulsion lumineuse détectable) inférieur à l’unité. Donc ces compteurs doivent être étalonnés pour pouvoir être utilisés de façon quantitative.

 

 

Schéma de principe d’un appareil RCTD à 3 PM
Appareil RCTD du LNHB

En tant que laboratoire national de métrologie, le LNHB développe des méthodes de mesure primaire d’activité par scintillation liquide, permettant la réalisation d‘étalons nationaux.
Ainsi, la technique de mesure retenue au LNHB utilise un compteur spécifique à trois photomultiplicateurs et son principe repose sur le modèle du paramètre libre : le rapport du nombre de coïncidences triples (trois photomultiplicateurs simultanés) et doubles (deux photomultiplicateurs simultanés) permet de trouver le rendement lumineux intrinsèque du scintillateur, proportionnel au nombre moyen de photons lumineux émis par l’absorption dans le scintillateur d’une unité d’énergie électronique.
La connaissance de ce paramètre libre permet, in fine, de calculer le rendement de détection.
Cette méthode est connue dans la littérature comme la méthode du rapport des coïncidences triples à doubles, (RCTD en français et TDCR en anglais).

 

Pour en savoir plus :
Mesure directe d’activité par scintillation liquide, méthode du rapport des coïncidences triples à doubles (RCTD)
– Kallmann, Scintillation counting with solutions, Phys. Rev., 1950
– G.T. Reynolds, F.B. Harrison, G. Salvine, Liquid scintillation counters, Phys. Rev., 1950
– Cassette P., Mesure d’activité par scintillation liquide. Les Techniques de l’Ingénieur, P 2 552, (2004) 1-19.
– Broda, P. Cassette and K. Kossert. Radionuclide metrology using liquid scintillation counting. Metrologia 44 (2007) S36-S52.

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