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Introduction: La spectrométrie gamma est une technique de mesure nucléaire très

Introduction: La spectrométrie gamma est une technique de mesure nucléaire très utilisée pour identifier des éléments radioactifs par la mesure de l'énergie des rayonnements gamma émis, à l'opposé de la technique utilisant un compteur Geiger qui lui ne détecte que la présence de rayonnement gamma sans pouvoir fournir une information sur la nature de la source détectée. But du TP : Acquisition du spectre d’une source radioactive.  Etalonnage du spectre en énergie. Détermination d’une source inconnue. Manipulation :  tension de polarisation : 600v  gain : 1.10  Shapping time de 0.75 µs  Spectre du d’émission pour toute la manipulation est enregistrer en fixant au préalable la durée de comptage à 200 s.  NAI(TI):SN: 60011-06545-I  DigiBASE:SN: 09282329 rev B Etude du spectre de la source de 137Cs : On voit à partir du spectre quatre régions distinctes qui correspondes au phénomène absorption des rayonnement dans la matières qui sont : Région 1 : Un pic de création des rayons X par la d’excitation des électrons en émettons un photon d’énergie de quelque Kev Région 2 : Un pic de rétrodiffusion correspond en fait à un gamma diffusé à 180° Région 3 : Une distribution Compton dû aux collisions élastique des photons avec le gaz qui leurs donne une partie de son énergie. Région 4 : Un pic photoélectrique qui correspond à l’absorption totale d’un photon par l’atome. *l’existence d’un pic d’intensité élevée au début du spectre gamma du 137Cs : Nous observons un pic d’intensité intense, juste au début de la distribution de Compton, due a la conversion interne des rayonnements gamma *Energie Compton maximale: Par calcul : Dans l'effet Compton, la fréquence du photon après collision élastique est donnée par : 1 Eγ' −1 Eγ = 1 me c 2 (1−cosθ) Pour calculer l’énergie maximale des photons Compton (EC) , on utilise la formule suivante : Emax= Eγ 1+ me c 2 2Eγ pour Eγ = 0.66 MeV (énergie du photon émis par la désexcitation du 60Ni* ) et pour mec 2 = 0.511 MeV, on a Eγ ' ' = 0.184 MeV et Te = 0.476 MeV. Expérimentalement : On trouve sur le spectre une énergie Compton maximale à 0.324 MeV *Energie du pic de rétrodiffusion: Par calcul : L'énergie du pic de rétrodiffusion nous est donné par la formule: EPR = mec 2 / (2 + mec 2 / hν ) avec les mêmes valeur de hν et de mec 2 que pour l'énergie Compton maximale. Nous trouvons alors EPR = 0.184 Mev. Expérimentalement : On trouve sur le spectre une énergie du pic de rétrodiffusion à 0.1295 Photoélectrique (EP) Compton(EC) Rétrodiffusi on (PR) Ryn X N° canal 404 324 129 23 Energie (KeV) 661.66 476 184 32.2 spectre du bruit de fond. Nous allons maintenant éloigner toutes les sources possibles du détecteur et prendre un spectre du bruit de fond qui est le suivant : On voit que ce bruit de fond a une forme exponentielle. On peut expliquer ceci par le fait que des électrons peuvent être arrachés à la photocathode (ainsi qu'aux dynodes) par effet thermique. Chaque électron est accéléré par la différence de potentiel et est amplifié par le système de dynodes. Il existe une probabilité non nulle que 2 ou plusieurs électrons soient émis en même temps donnant un nombre d'électrons beaucoup plus important. La probabilité d'émission d'un photon par effet thermique étant P, la probabilité d'émettre 2 photons en même temps est P2, celle d'en émettre 3 est P3 et ainsi de suite. En sommant ces effets, on trouve le développement en série de l'exponentielle, ce qui nous donne l'explication du bruit de fond. *Etalonnage en énergie de la chaine de détection à l’aide de sources étalons 1- Spectre de Na : On observe un pic à 1.274 MeV et un autre plus intense à 0.511 MeV. Le premier pic est aisément explicable, il correspond en fait au photon g émis par la désexcitation du 22Ne vers son niveau fondamental. D'autre part, le positron émis par la désintégration du 22Na s'annihile très vite avec un électron pour donner naissance à 2 photons g ayant chacun une énergie égale à l’énergie de masse du positron c'est-à- dire 0.511 MeV remarque: le bruit de fond apparait dans l'enregistrement de spectre de Na et Co 2-- Spectre de Co: *Tableau de mesure : source N°cana l Energie (Kev) Résolution ∆C/C Résolution ∆E/E 137Cs EP EC rétrodif X 404 324 129 23.8 661.66 476 184 32.2 0.071= 7.1% 0.08=8% 60Co EP1 EC1 Rétrodif1 EP2 EC2 Rétrodif 2 700. 58 557 / 794. 77 413 / 1173.24 1118 214 1332.5 963 209 0.062= 6.2% 0.064= 6.4% 0.06=6 % 0.65=6. 5% 22Na EP EC Rétrodif echappe ment 767. 51 535 115 316. 37 1274.5 1057 216 511 0.049 = 4.9% 0.05=5% On constate que plus l’énergie du photopeak augmente ,plus la résolution est meilleure. *la courbe d’étalonnage en énergie E=f(canal) : avec a=1.68777kev/c et b= -14.98806 kev E=1.68777*canal -14.98806 *Identification de sources radioactives « inconnues » : 1-source X1: 1-source X2: 1-source X3: canal Energie (kev) résolution Source inconnue 1 Pic 1 Pic 2 Pic 3 223.948 56.247 38.913 244.70 40.12 0.111=11% Source inconnue 2 Pic 1 Pic 2 Pic 3 223.07 55.917 38.11 244.70 40.12 0.112=11% Source inconnue 3 Pic 1 Pic 2 Pic 3 Pic 4 Pic 5 Pic 6 667.18 584.98 475.94 217.71 81.932 29.953 620.11 585.04 496.52 216.08 78.73 30.63 0.1046=10% *La source 1 est : 152Eu *La source 2 est : 152Eu *La source 3 est : 131Ba Conclusion :  On conclut que pour chaque radioeléments il existe au moins 3 pics d’énergies l’un est front de Compton l’autre est le pic d’absorption et pic de rétrodiffusion.  La résolution en énergie est un terme utilisé dans le domaine de la spectrométrie. Il s'agit de la précision avec laquelle est mesurée l'énergie d'une raie dans le spectre.  A partir de « library» du menu du software Maestro-32 on a identifié les deux sources inconnues.  La relation entre l’énergie et les canaux de la chaine de détection est linéaire. uploads/Geographie/ tp-nuclear-3-partie-2.pdf