ETALONNAGE D’UN DETECTEUR HPGe PORTABLE

GENERALITES SUR LA RADIOACTIVITE

La matière est formée d’atomes qui en sont les constituants élémentaires. Un atome est constitué d’un noyau et des électrons. Les électrons constituent le nuage électronique et le nuage électronique enveloppe le noyau.

Noyau 

Le noyau est le cœur d’un atome. Il est chargé positivement et les électrons négativement. Le noyau est composé de nucléons qui sont des protons et des neutrons. La dimension du noyau est de l’ordre de 10-15 m. Le proton a une charge positive et le neutron est neutre.On représente le noyau par la notation Avec X : symbole de l’élément chimique A : nombre total de nucléons ou nombre de masse Z : nombre de protons dans le noyau ou nombre de charge ou numéro atomique A  Z  N (1.1) Exemple : noyau du carbone -14 Notation C 14 6 C : symbole chimique du carbone 14 : nombre de masse 6 : nombre de charge.

Types de noyaux

 Il existe deux types de noyaux :  noyaux stables, s’il y a l’équilibre entre le nombre de protons et le nombre de neutrons noyaux instables, s’il y a l’excès de protons ou de neutrons. La stabilité du noyau dépend le nombre de proton. Dans le tableau de Mendeleïev, les noyaux sont classés comme suit : Z ≤ 83 : les noyaux sont naturels et en majorité stables ; 84 ≤ Z ≤ 92 : les noyaux sont naturels et radioactifs ; Z ˃ 92 : les noyaux sont instables artificiels. Les isotopes sont les nucléides ayant le même nombre de protons mais le nombre de nucléons différents. Exemple d’isotope d’oxygène O O O 18 8 17 8 16 8 , , . Les isotones sont les nucléides ayant le même nombre de neutrons. Exemple : N O 16 8 15 7 , . Les isobares sont les nucléides ayant le même nombre de nucléons. 

Radioactivité 

Définition 

La radioactivité est une réaction spontanée d’un noyau instable en un autre noyau qui peut être stable ou instable avec une émission d’un rayonnement ou d’une particule. Les noyaux radioactifs sont appelés « radioéléments ou radionucléides » . Il existe deux types de radioactivité : la radioactivité naturelle et la radioactivité artificielle. 

Radioactivité naturelle 

La radioactivité naturelle provient des rayons cosmiques et des radio-isotopes existants dans l’écorce terrestre.  Radioactivité de l’écorce terrestre : Lors de la formation de la Terre sont apparus les isotopes des divers éléments : ce sont les radionucléides primordiaux qui sont présents dans les roches et les sols. Ceux qui étaient radioactifs à faible période ont disparu ; par contre ceux dont la période n’est pas négligeable devant l’âge de la terre (quelques milliards d’années) sont toujours présents. La radioactivité naturelle provient des trois chaines de filiation suivantes : famille du Th-232, famille de l’U238 et famille de l’U-235.Radioactivité de l’atmosphère : Les rayonnements cosmiques primaires sont d’origine galactique et solaire. Ils sont constitués de protons (86%), d’hélions (12%) et de noyaux plus lourds (2%) ayant des énergies importantes. Ils interagissent avec les noyaux présents dans la haute atmosphère terrestre (au-dessus de 15 km) notamment avec l’oxygène et l’azote en produisant des radionucléides cosmogoniques et les rayonnements cosmiques secondaires qui à leur tour peuvent aussi créer des radionucléides par interactions. Ces radionucléides sont toujours présents dans l’atmosphère, dans le sol, dans l’eau, dans les sédiments et aussi chez les êtres vivants. Parmi ces radionucléides, on a le C-14, le H-3 et le Na-22.

Radioactivité artificielle

La radioactivité artificielle est due par des activités humaines, on la nomme aussi la radioactivité anthropogénique [4]. En général, le radionucléide artificiel provient: des retombées nucléaires, des essais d’arme nucléaire effectués dans les années 60, de l’accident du réacteur nucléaire comme Tchernobyl, mais aussi de l’industrie, de la médecine et de la recherche. 

Types de radioactivité 

Il existe trois types de radioactivité : la radioactivité alpha, la radioactivité beta et la radioactivité gamma.

Radioactivité alpha

La radioactivité alpha est un type de désintégration radioactive. Dans le noyau atomique, il y a une éjection d’une particule d’hélium et ce noyau change en un noyau de nombre de masse diminué de 4 et de numéro atomique diminué de 2.   La radioactivité alpha concerne les noyaux lourds de numéro atomique supérieur à 82. La particule alpha est peu pénétrante et une feuille de papier peut l’arrêter (Fig.1).