Spectrométrie gamma


La spectrométrie de photons est une technique de mesure nucléaire couramment répandue permettant d’identifier et de quantifier les radionucléides émetteurs X et gamma d’un échantillon.
Elle est non-destructive et ne nécessite pas de préparation spécifique de l’échantillon. Les spectromètres conventionnels sont conçus autour de détecteurs à semi-conducteur, généralement au germanium de haute pureté (« germanium hyperpur » GeHP).

Les radionucléides mesurés par cette méthode émettent des photons X ou gamma d’énergies spécifiques et leurs interactions avec le détecteur dépendent de plusieurs variables (géométrie ou conditionnement : forme physique de l’objet, densité, quantité, mesuré, type de container, énergie d’émission, taille, forme et nature du détecteur,…).

 

La gamme d’énergie couverte s’étend de quelques keV à quelques MeV. Le LNHB dispose d’une dizaine de détecteurs GeHP utilisés pour la spectrométrie gamma et X, chacun étant adapté à une gamme d’énergie et/ou d’activité spécifiques (quelques becquerels à quelques centaines de mégabecquerels).
Cette méthode de mesure nécessite un étalonnage en énergie et en rendement. Son usage métrologique nécessite l’utilisation de sources étalons de haute qualité métrologique, dont l’activité a été caractérisée à l’aide de méthodes de mesure primaires disponibles au laboratoire qui permettent d’atteindre des incertitudes standard relatives inférieures ou égale à 1 %.

Spectrogamma03
Géométries de mesure

La spectrométrie X s’intéresse plus particulièrement à la gamme des énergies inférieures à 10 keV et nécessite pour cela la mise en œuvre de techniques spécifiques, tandis que la spectrométrie gamma s’intéresse à des énergies allant jusqu’à 2,5 MeV.

Les mesures d’échantillons de l’environnement nécessitent des conditions particulières, comme un bruit de fond extrêmement faible.

Ils sont mesurés dans un laboratoire en sous-sol permettant ainsi la mesure de faibles activités, (de l’ordre de quelques millibecquerels).
Il comporte en particulier un détecteur GeHP muni d’un dispositif permettant de s’affranchir du rayonnement cosmique.

 

Au LNHB, cette méthode est utilisée pour différentes études :

DÉLIVRANCE DE CERTIFICAT COFRAC :

Le LNHB peut raccorder les laboratoires utilisant les techniques de spectrométries gamma en délivrant des certificats d’étalonnages sous accréditation COFRAC pour la mesure de sources radioactives de différents types.

CONTRÔLE DE LA PURETÉ DES SOLUTIONS RADIOACTIVES :

Les solutions radioactives peuvent contenir des impuretés dues à des défauts de fabrication ou simplement issues du schéma de désintégration. La spectrométrie gamma permet d’identifier tous les radionucléides gamma et X en présence dans un même échantillon. Ces informations peuvent servir dans le cadre d’études particulières (optimisation de process de fabrication, détermination de l’influence des impuretés sur une mesure globale).

DONNÉES NUCLÉAIRES FONDAMENTALES :

Des mesures sont réalisées pour déterminer des probabilités d’émission photonique de différents radionucléides, contribuant en cela à l’amélioration des schémas de désintégration évalués par le DDEP .

Logiciels de traitement

Différents logiciels ont été développés afin d’assurer le traitement détaillé des spectres et le calcul de facteurs correctifs nécessaires pour les analyses quantitatives.

Notre métier : la métrologie

La dose

Les méthodes utilisées pour l’établissement des références nationales doivent être adaptées à la nature du rayonnement considéré et à son intensité. Elles reposent sur des techniques de mesure telles que la calorimétrie, l’ionométrie et la dosimétrie chimique.

Lire la suite

La radioactivité

La variété des rayonnements émis et les formes physiques des sources obligent à adapter à chaque cas les procédés de mesure pour établir les références nationales : méthode à géométrie définie, méthodes à géométrie 4 π, méthode des coïncidences …

Lire la suite