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OSUG - Terre Univers Environnement

Réduction du Bruit de Fond Electronique et Environnemental

par Olivier Magand - 5 janvier 2017 ( maj : 4 mai 2017 )

Afin d’améliorer les limites de détection dans les mesures de radioactivité, le bruit de fond doit être réduit autant que possible. En conséquence, toutes les mesures radioactives sont réalisées au laboratoire semi-enterré de l’IGE, où les analyseurs sont protégés contre toute radioactivité ambiante interférente. Les systèmes de détection gamma et alpha / bêta sont situés dans une salle de comptage constituée de matériaux à très faible activité.

Le spectre de fond du détecteur de germanium est dû à une combinaison de différents composants comme (i) le rayonnement gamma environnemental, (ii) la radioactivité dans le matériau de construction du détecteur, (iii) les impuretés radioactives dans le blindage de protection, (iv) les rayons cosmiques et (V) le radon.

Les trois premières contributions peuvent être réduites de façon drastique au moyen d’un blindage passif approprié fait de plomb ancien à très faible activité et par une sélection soigneuse du matériau entourant le cristal Germanium de détection. Au sein du laboratoire semi-enterré, les spectromètres gamma sont entourés par un blindage de faible activité composé de 10 cm de plomb et d’une couche de revêtement intérieur d’environ 3 cm de plomb d’activité très faible (dit plomb des gallions). Un blindage plomb plus épais augmenterait le bruit de fond en raison des réactions induites par les muons et les nucléons à l’intérieur du blindage. D’autres protections ont été installées pour le spectromètre gamma de type N, avec 25 cm de paraffine borée entourant le blindage de plomb, afin de réduire l’interaction des neutrons cosmiques avec le détecteur et 4 mm de Cuivre OFHC pour réduire le bruit de fond lié aux rayons X émis par le blindage en plomb. Par ailleurs, le bruit de fond dû au radon et ses éléments-fils est réduit par le biais d’une purge continue de la cavité contenant le détecteur avec de l’azote gazeux. Une réduction du radon améliore la réduction de fond sans pouvoir toutefois l’éliminer. En utilisant ce procédé, une forte réduction du bruit de fond naturel (hors échantillons) est observée autour des pics de rayonnements gamma des éléments contenus dans les chaines de désintégration de l’U-238 et du Th-232. Enfin, comme décrit précédemment dans la section de spectrométrie gamma, le dispositif Anti-Compton permet également de réduire "électroniquement" le bruit de fond résiduel de l’environnement.

Le système de comptage alpha / bêta, c’est-à-dire l’ensemble des compteurs (dont le compteur de garde) sont entourés par un blindage de 10 cm d’épaisseur et composé de briques de plomb usinées à faible activité spécifiée.





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