détecteurs de particules

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Présentation

détecteurs de particules, appareils utilisés pour détecter et étudier les particules fondamentales de la matière.

Il existe différents types de détecteurs : du plus simple, tel que le compteur Geiger portatif, au plus perfectionné, comme les chambres à étincelles ou à bulles.

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Chambre d'ionisation

La chambre d'ionisation fut l'un des premiers détecteurs utilisés en physique nucléaire (voir chimie nucléaire). Elle se compose principalement d'un récipient clos rempli d'un gaz et muni de deux électrodes portées à des potentiels différents. Selon le type de la chambre, les électrodes peuvent être formées de plateaux parallèles ou de cylindres coaxiaux. On peut également placer à l'intérieur de la chambre une tige ou un fil métallique en guise d'électrode, les parois de l'enceinte constituant alors l'autre électrode. Lorsque le rayonnement pénètre dans la chambre, il ionise le gaz entre les électrodes. Les ions ainsi produits se déplacent vers les électrodes de signe opposé à leur charge, créant ainsi un courant. Celui-ci est amplifié et mesuré par un électromètre, c'est-à-dire un électroscope doté d'une graduation, ou par d'autres dispositifs électroniques.

On appelle compteurs les chambres d'ionisation détectant les particules individuelles. Le compteur Geiger-Müller est un exemple de ce type d'appareils. Son principe fut découvert en 1908 par le physicien allemand Hans Geiger et le physicien britannique Ernest Rutherford, mais ce n'est qu'en 1913 que Geiger mit au point ce compteur. Il s'agit d'un tube rempli d'un gaz ou d'un mélange de gaz à basse pression. La fine paroi métallique de ce tube constitue l'une des deux électrodes, l'autre étant formée d'un fil fin, généralement en tungstène, tendu au centre du tube. On applique une forte tension entre les électrodes, provoquant l'accélération des particules ionisantes. Celles-ci entrent alors en collision avec les atomes du gaz, leur arrachant des électrons et créant ainsi d'autres ions. Le courant produit par une simple particule augmente donc rapidement et déclenche une décharge dans le compteur. Cette impulsion est amplifiée et relevée par un dispositif électronique de comptage.

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Détecteurs de traces

Les détecteurs de traces sont des détecteurs qui décèlent les traces laissées par les particules lors d'un rayonnement. Cette catégorie de détecteurs comprend les chambres à étincelles, à bulles et à brouillard, ainsi que les émulsions nucléaires (voir colloïde).

3.1

Émulsions nucléaires

Les émulsions nucléaires sont proches des émulsions photographiques, mais elles sont plus épaisses et moins sensibles à la lumière. Une particule chargée qui se déplace dans l'émulsion ionise les grains d'argent rencontrés tout au long de sa trajectoire. Lors du développement de l'émulsion, ces grains deviennent noirs et peuvent être étudiés au microscope.