Brevet FR2030054A1 — publié le 19701030

L'invention se rapporte à un compteur à scintillation de type 4 -p - de faible rayonnement ambiant pour la mesure de faibles taux de désintégration, en radio-chimie, de l'ordre de 1,0 picocuries (1 -12curies) On connais des appareils de mesure de faibles activités utilisant des compteurs Geiger-Muller basés sur le principe des anticolfncidences, ces appareils ayant un faible rendement de comptage et un rayonnement ambiant relativement élevé (5-7 imp/min) et étant utilisés en présence d'une radio-protection compliquée, lourde et croûteuse. La mesure des faibles activités à l'aide de ces appareils occasionne une grande perte de temps, et donne une précision médiocre de mesure. On connaît aussi des appareils de mesure des faibles activités utilisant des compteurs à circulation de gaz 4N faisant une con sommation constante de mélange de gaz très couteux > à pureté radio- active élevée. On connaît de même des appareils à scintillation pour la mesure des faibles activités utilisant des cristaux à scintillation voluminaux. Ces appareils ont un rayonnement ambiant propre élevé, en raison de l'action des rayons gamma sur le milieu ambiant. Des appareils uniques de ce type subissent un effet d'écran à dépôt composite des compteurs Geiger-Mmller à antióin- cidence. Ces appareils exigent une radioprotection de plusieurs tonnes faite de matériaux à pureté radioactive élevée et des laboratoires souterrains. On connaît également des appareils à scintillation pour mesurer de faibles activités qui utilisent des scintillateurs plastiques minces mais dans une géométrie-2n, avec réfrigération des photo-multiplicateurs. Ces appareils, qui sont d'un maniement relativement simple, ne permettent pas de garantir un rendement d'enregistrement au-delà de 30-40 ffi et leur bruit de fond est intensifié en raison d'un enregistrement de la composante mésique du rayonnement cosmique. Ife but que se propose l'invention est d'éliminer certaines des imperfections caractéristiques des seuls appareils existants actuellement, en garantissant, lors de l'utilisation de scintillateurs polymères minces dans les conditions de géométrie-4, un rendement de détection élevé en présence d'un bruit 0, ou excessivement bas, tout en créant un appareil pour la mesure en série des radionuciéides pour différents objectifs, travaillant dans des conditions de laboratoire normales, sans protection par écran fort coûteuse. L'objectif recherché a été résolu en déterminant, sur la base d'une analyse théorique, les paramètres géométriques optimaux de l'appareil détecteur, qui est composé de deux photomultiplicateurs à scintillateurs polymères minces, sans réfrigération, muni de scintillateurs de rayon R séparés, dans le sens vertical, par une distance h qui est deux fois plus grande que le rayon. les deux détecteurs sont mis en anticolncidence à deux sens. L'invention est expliquée à l'aide des dessins ci-joints donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels - la figure 1 représente le schéma-bloc d'un dispositif de l'invention; - les figures 2et 3 montrent les courbes théoriques concernant la dépendance du rayonnement ambiant constant et l'effet de bruit R de fond du rayonnement cosmique en fonction du rapports - la figure 4 montre la courbe représentant la dépendance de l'effet de bruit de fond de l'épaisseur des scintillateurs; - la figure 5 montre les courbes illustrant l'influence de l'épaisseur des scintillateurs concernant 90Y et 137ci. L'appareil proposé pour la mesure des faibles activités ( t - émetteurs à énergie moyenne et plus élevée), obtenues après une séparation radio-chimique, comprend les organes suivants deux détecteurs sélectifs à faible bruit Â et B composés de scintillateurs en polymères minces C de 20 à 100 mg/cm2, en forme de cercles de rayon R de 15 à 25 mm, choisi en fonction du rayon de l'échantillon se trouvant en contact optique avec les photocathodes des photomultiplicateurs à faible bruit dans l'espace libre où est placé l'échantillon représentant un dépôt actif porté sur un papier filtre à l'aide d'un enduit léger de vernis.L'abaissement du bruit de fond du détecteur 48 ainsi réalisé a été obtenu en présence d'une disposition strictement verticale de la ligne axiale reliant les centres des deux scintillateurs et perpendiculaire à lewa rayons. Dans les conditions de mesure crées et à l'aide d'une analyse théorique on a déterminé les coefficients suivants pour la diminution de l'efficacité d'enregistrement de l'effet de bruit bruit de fond en fonction du rapport Tpour la composante constante du bruit de fond du milieu ambiant; et pour la composante, provenant du rayonnement cosmique. La modification de r (h) et de t ) est représentée respectivement aux figures 3 et 4. L'abaissement de l'effet de la composantek sur le bruit de fond est réalisé en raison de la faible réaction du scintillateur en polymère mince (pour une épaisseur optimale choisie) au rayonnement gamma direct. De cette façon, par suite de la combinaison dans la disposition géométrique optimale des détecteurs qui créent un autoblindage par rapport au rayonnement ambiant, lesdits détecteurs étant sélectifs pour le rayonnement gamma, en présence d'une protection minimale de 50 mm de fer, on obtient le bruit de fond le plus bas (0,3 impimin). Le haut rendement de détection est obtenu par suite de l'utilisation d'un angle solide de mesure 4 une disposition proche de l'échantillon du scintillateur et la faible absorption du substrat. Dans ces conditions, le rendement de détection pour 90Y est de 90 % environ. Les détecteurs sont reliés par une électronique standard, constituée par des amplificateurs t et 1', des discriminateurs 2 et 2', un circuit d'anticdncidences à sens double 3, un compteur 4 et un redresseur-stabilisateur à haute -tension 5. L'appareil proposé permet des déterminations en série de faibles activités de radionucléides après une séparation radiochimique. En présence d'une activité minimale de l'ordre de 5,1 curies, on a la certitude d'obtenir un rendement de 92 ,' lors d'une analyse d'échantillons standard dont l'activité a été établie à la suite de 17 déterminations. L'appareil peut être utilisé en présence de déterminations courantes dans des laboratoires radiochimiques ordinaires, sans avoir recours à des locaux spécialement outillés à cet effet et à une protection contre les radiations fort conteuse. L'appareil se prête à une utilisation aussi lors d'analyse par activation, quand l'activité induite obtenue par l'effet d'activation est basse, ou bien dans le cas de radionucléides éphémères se désintégrant rapidement encore au cours du processus du traitement radiochimique. REVENDICÂT ION Appareil de mesure de faibles activités en vue d'obtenir un bruit de fond faible et un haut rendement lors de l'enregistrement du rayonnement de l'échantillon, caractérisé en ce qu'il consiste en deux détecteurs sélectifs de mesure de scintillation, à autoblindage, utilisant des scintillateurs en polymères minces ayant un éloignement entre eut suivant la verticale deux fois moindre que le rayon des scintillateurs mis en circuit d1anticoT:ncidences à sens double, en présence d'une géométrie voisine de 4.