Compteur à grille
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Le compteur à grille permet d'améliorer le compteur Geiger-Müller et de mesurer des faibles radioactivités dans le cas où l'isotope actif est relativement peu abondant dans l'élément mesuré ou le cas où il a intrinsèquement une faible activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.). Ce dispositif est inventé par Willard Frank Libby au début des années 1930 et devient à la fin des années 1940 l'élément central de la réalisation technique de la datation au carbone 14 (Le carbone 14 est un isotope radioactif du carbone, noté 14C.) par Libby et ses collaborateurs.

Historique

Dès 1930, Libby construit un compteur Geiger-Müller, le premier construit aux États-Unis. Le système d'amplification (On parle d'amplificateur de force pour tout une palette de systèmes qui amplifient les efforts : mécanique, hydraulique, pneumatique, électrique.) mis au point (Graphie) à l'occasion fait l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une...) du premier article que signe Libby. Un autre article publié en 1934 dans Physical Review présente les conclusions du travail de thèse (Une thèse (du nom grec thesis, se traduisant par « action de poser ») est l'affirmation ou la prise de position d'un locuteur, à l'égard du sujet ou du thème qu'il évoque.) de Libby sur la radioactivité (La radioactivité, phénomène qui fut découvert en 1896 par Henri Becquerel sur l'uranium et très vite confirmé par Marie Curie pour le thorium, est un phénomène physique...) naturelle du néodyme et du samarium. Un aspect important de cet article est la description de la technique de mesure de radioactivité baptisée " screen-wall counter " (ou " compteur à grille ").

Description et principe

Le compteur Geiger-Müller construit par Libby en 1930 consiste en un tube en laiton autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres...) d'un fil de fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la vie quotidienne, sous forme pure ou d'alliages....) et rempli d'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser les...) à pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) réduite. Le fil est porté à un potentiel positif de 2000 volts par rapport au tube. Lorsqu'une radiation (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se produire par rayonnement électromagnétique (par exemple : infrarouge) ou par une...) ionisante traverse (Une traverse est un élément fondamental de la voie ferrée. C'est une pièce posée en travers de la voie, sous les rails, pour en maintenir l'écartement et l'inclinaison, et...) le tube, elle provoque une décharge qui fait chuter brutalement le potentiel du fil. Après amplification, un microampèremètre détecte le courant généré et donc le passage de la radiation.

Le compteur Geiger-Müller ne détecte pas les radiations de trop faible énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) pour traverser le tube en laiton qui fait office de cathode (La cathode est une électrode siège d'une réduction, que l'on qualifie alors de réduction cathodique. Elle correspond à la borne positive (+) dans une pile électrique qui débite et à la borne négative...). Dans un compteur à grille (Le compteur à grille permet d'améliorer le compteur Geiger-Müller et de mesurer des faibles radioactivités dans le cas où l'isotope actif est relativement peu...), ce tube est donc remplacé par une grille ( Un grille-pain est un petit appareil électroménager. Une grille écran est un élément du tube de télévision. Une grille d'arrêt est un élément du tube de...) à larges mailles de manière à laisser passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) toutes les radiations, même les plus faibles. Souvent, le terme " compteur à grille " ne désigne pas seulement le compteur mais, par extension, l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un...) du dispositif qui l'entoure.

Pour mesurer des faibles radioactivités, une méthode différentielle, qui corrige le bruit de fond (Dans son sens courant, le mot de bruit se rapproche de la signification principale du mot son. C'est-à-dire vibration de l'air pouvant donner lieu à la création d'une...) dû aux rayons cosmiques et aux contaminations par de faibles quantités de substances très radioactives, est indispensable. Cette méthode doit tenir compte des possibles variations du bruit (Dans son sens courant, le mot de bruit se rapproche de la signification principale du mot son. C'est-à-dire vibration de l'air pouvant donner lieu...) de fond au cours du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.). À cet effet, une chambre cylindrique étanche est remplie d'un gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume...) qui peut facilement être ionisé comme de l'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.). Le compteur à grille occupe le centre de la chambre. Une tension (La tension est une force d'extension.) de 50 volts entre la paroi de la chambre et la grille du compteur à grille empêche l'accumulation d'ions dans l'espace intermédiaire.

Une couche d'échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou d'une solution. Le mot est utilisé dans différents domaines :) radioactif suffisamment fine pour ne pas absorber les radiations émises est déposée sur une moitié de la paroi intérieure d'un cylindre (Un cylindre est une surface dans l'espace définie par une droite (d), appelée génératrice, passant par un point variable décrivant une courbe plane fermée (c),...) dont la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de...) mesure deux tiers de la longueur de la chambre. Le cylindre est placé dans la chambre où il peut coulisser. À intervalles de temps régulier, le cylindre coulisse de la moitié de sa longueur. Par conséquent, une moitié du cylindre puis l'autre est mise dans la région de sensibilité du compteur à grille qui mesure ainsi l'activité de l'échantillon radioactif plus le bruit de fond puis le bruit de fond seul alternativement. Le mouvement du cylindre et l'enregistrement de l'activité sont automatisés.

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