Qu’est-ce qu’un instrument de mesure des rayonnements ?
Un appareil de mesure des rayonnements est un instrument qui mesure l’intensité ou la quantité de rayonnements.
Il existe cinq grands types de rayonnements, chacun mesuré selon un principe différent. Certains mesurent la quantité de rayonnement dans un espace, par exemple, tandis que d’autres mesurent la quantité cumulée de rayonnement reçue par un individu.
Bien que l’image des rayonnements soit effrayante en raison des bombes atomiques, des armes nucléaires et des accidents de centrales nucléaires, ils sont également présents dans les espaces dans lesquels nous vivons tous les jours. Dans les mesures de rayonnement, l’instrument utilisé dépend de la nature du rayonnement à mesurer.
De plus, les instruments de mesure utilisés dépendent du niveau de rayonnement, élevé ou faible, et du type de rayonnement – alpha, gamma, bêta ou rayons X.
Utilisations des instruments de mesure des rayonnements
1. Instruments de mesure des rayonnements à scintillation
Les instruments de mesure des rayonnements par scintillation mesurent le débit de dose de rayonnement dans l’environnement général. Ils permettent aussi de déterminer l’emplacement des sources de contamination car les valeurs mesurées varient en fonction de la distance par rapport à la source.
Le débit de dose de rayonnement dans l’air est une mesure de la quantité de rayonnement dans l’air par heure. Le rayonnement spatial est également un rayonnement qui se déplace dans l’espace et peut provenir de l’espace extra-atmosphérique ou de la nature.
L’unité du débit de dose de rayonnement spatial est hGy/h (nanogray par heure), où Gy (gris) est la quantité de rayonnement absorbée par un matériau, y compris le corps humain, également connue sous le nom de “dose absorbée”.
2. Instruments de mesure du rayonnement à tube GM (Geiger-Müller)
Les instruments de mesure du rayonnement à tube GM sont principalement utilisés pour mesurer le rayonnement bêta et pour mesurer le degré de contamination de la surface du corps. Ils peuvent également être utilisés pour mesurer les rayons gamma et X et les débits de dose de rayonnement dans l’air. Cependant, leur précision est inférieure à celle des instruments à scintillation.
Ils servent par ailleurs à mesurer la présence de substances radioactives sur les vêtements et les surfaces corporelles des travailleurs, ainsi qu’à analyser les nucléides dans les expériences de recherche.
3. Instruments de mesure des rayonnements à chambre d’ionisation
Les appareils de mesure du rayonnement à chambre d’ionisation sont utilisés pour mesurer les débits de dose de rayonnement dans l’air. Toutefois, comme le type de chambre d’ionisation ne peut détecter que les rayonnements intenses, ces instruments sont employés dans des environnements à forte intensité de rayonnement : dans la fabrication d’équipements à rayons X, comme les appareils de tomodensitométrie et les appareils à rayons X, dans le domaine médical où ces équipements sont utilisés et dans les lieux de travail nucléaires.
4. Dosimètres personnels
Les dosimètres personnels mesurent l’exposition cumulée aux rayonnements du porteur sur une période donnée. Les dosimètres personnels sont utilisés dans les installations où des matières radioactives sont manipulées.
Les zones à fort potentiel d’exposition aux rayonnements, telles que les centrales nucléaires, sont désignées comme des zones contrôlées. La loi japonaise exige que les personnes qui entrent dans ces zones portent des dosimètres personnels pour mesurer leur exposition aux rayonnements pendant la période où elles s’y trouvent.
Principe des instruments de mesure des rayonnements
Le rayonnement interagit avec la matière lorsqu’il la traverse. Le principe des instruments de mesure des rayonnements est basé sur l’interaction entre le rayonnement et la matière.
Les instruments de mesure des rayonnements à tube GM et à chambre d’ionisation utilisent l’action d’ionisation entre le rayonnement et le gaz. Les instruments à tube GM et à chambre d’ionisation calculent la dose de rayonnement en convertissant le courant électrique produit par l’ionisation en un signal électrique.
Les instruments de mesure du rayonnement par scintillation utilisent l’action d’excitation entre les matériaux. L’action d’excitation est l’action du rayonnement sur les électrons des noyaux atomiques en leur communiquant de l’énergie, ce qui a pour effet de les repousser vers des orbites extérieures. Dans le processus d’excitation, l’énergie est émise sous forme de lumière lors du retour à l’état fondamental stable à partir de l’état excité à haute énergie dans l’état activé.
Les scintillateurs émettent de la lumière en réponse aux rayons X et aux rayons gamma et sont couramment utilisés pour mesurer les rayonnements, comme l’iodure de sodium et l’iodure de césium et de cisium. Le principe de la fluorescence est également utilisé dans les dosimètres personnels, qui sont appelés dosimètres individuels à luminescence stimulée par la lumière, dosimètres à verre fluorescent ou dosimètres électroniques.
Autres informations sur les instruments de mesure des rayonnements
Unités de rayonnement
Dans les nouvelles concernant les rayonnements, il se peut que vous entendiez parler d’unités de mesure qui ne vous sont pas familières. Les principales unités sont le Bq (Becquerel) et le Sv (Sievert).
Le Becquerel est le nombre de noyaux atomiques qui se désintègrent en une seconde, ce qui indique la capacité d’une substance radioactive à produire des rayonnements. Les deux unités sont exprimées en termes de production de rayonnement et de réception de rayonnement.