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 Scintillateur NaI

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Capitaineflam
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MessageSujet: Scintillateur NaI   Jeu 9 Avr 2015 - 20:30

j aimerais comment fonctionne un scintillateur NaI. L'atome d'iode a t il un role particulier? 
merci
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Samael22
Trapéziste
Trapéziste



MessageSujet: Re: Scintillateur NaI   Lun 13 Avr 2015 - 10:22

La question n'est pas sur l'atome d'iode, mais l'atome de thalium...
La molécule NaI forme un cristal. Ce cristal a différents niveaux énergétiques. Comme des paliers.
Lorsqu'un rayonnement passe par le cristal, il dépose de l'énergie en son sein. Celui-ci monte des paliers énergétiques. Mais monter de niveau énergétique le rend instable, il va alors émettre à son tour un rayonnement pour redevenir stable. 

C'est là qu'intervient l'atome de thalium.
Un scintillateur NaI est souvent noté : NaI(Tl) 
Cela signifie que le cristal est composé de NaI avec quelque atome de Tl. Ils sont placés dans le cristal pour que celui-ci soit transparent à ses propres rayonnements. 
Reprenons où nous en étions :
Le rayonnement émit par le cristal NaI est en partie directement absorbé par lui même et en partie absorbé par l'atome de Tl. Celui-ci va être excité et émettre à son tour un rayonnement que le cristal ne pourra pas absorbé, car le niveau énergétique est différent. Le cristal NaI(Tl) est donc transparent à son propre rayonnement. (contrairement au cristal NaI, sans impureté)

Voilà pour la partie cristal.

Ensuite le rayonnement arrive sur un photomultiplicateur.
Il est composé d'une photocathode, qui va transformer les rayonnements du cristal en électron. 
Ces électrons vont être accélérés grâce à une différence de potentiel entre la photocathode et une anode. Entre les deux ce trouve plusieurs étage de multiplicateur d'électron. Pour qu'en sortie nous puissions mesurer une amplitude. 

Cette amplitude sera proportionnelle au nombre d'électron, donc à l'intensité lumineuse reçue par la photocathode, donc à la lumière émit par le cristal, donc à la quantité de rayonnement radioactif qui a intéragi avec le cristal.

à noté: la proportionnalité change en fonction de la nature du rayonnement (photon, bêta, neutron)

voilà !
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Capitaineflam
Spectateur
Spectateur



MessageSujet: Re: Scintillateur NaI   Lun 13 Avr 2015 - 20:16

Merci pour ces renseignements, mais je ne vois plus comment interviennent les effets photo electrique  et compton  dans le fonctionnement du scintiallateur ?
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Samael22
Trapéziste
Trapéziste



MessageSujet: Re: Scintillateur NaI   Mar 14 Avr 2015 - 9:10

Lorsque je dis : "le rayonnement dépose de l'énergie dans le cristal".
Si le rayonnement est un photon assez énergique il y aura un effet photoélectrique et compton au sein même du cristal. C'est pour ça qu'il doit être dense avec un Z élevé.
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Gluonmou
Contorsionniste
Contorsionniste



MessageSujet: Re: Scintillateur NaI   Mar 14 Avr 2015 - 9:34

"mais je ne vois plus comment interviennent les effets photo electrique  et compton  dans le fonctionnement du scintiallateur"


Cela se fait en 3 étapes:
1)  1 photon gamma transfère toute ou partie de son énergie à 1 seul électron du cristal
2) cet électron secondaire de forte énergie va à son tour transférer son énergie tout au long de son parcours en ionisant-excitant un très grand nombre d'atomes du cristal
3) Chacun de ces atomes va réémettre  un photon, mais un tout petit photon, dans l'optique, et là on rejoint ce que disait fort bien Samael22, avec tout ce jeu de piégage à différentes énergie etc...


Bien entendu cela se joue dans la pico-seconde et constitue un "flash" que le photomultiplicateur va mesurer
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Scintillateur NaI
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