[Phys Nucléaire] Mesurer expérimentalement l'activité d'un élément

Mesurer expérimentalement l'activité d'un élément [Phys Nucléaire] - Sciences - Discussions

Marsh Posté le 17-05-2022 à 14:05:44    

Bonjour à tous !
 
Pour contextualiser la question : J'ai un niveau L2 physique et ma professeure de physique nucléaire nous a mis au défi de trouver un protocole pour déterminer expérimentalement l'activité initiale d'une source radioactive quelconque (la seule contrainte étant d'utiliser un capteur type HPGe dans le protocole). J'ai quelques idées, mais je commence un peu à caller d'où mon appel à l'aide.  :D  
 
Mon idée étant de déterminer l'activité de la source à un instant t puis de déterminer l'activité à t=0 avec l'équation suivante :
https://latex.codecogs.com/svg.image?A(t)=A_0&space;\times&space;e^{-\lambda&space;t}&space;\Leftrightarrow&space;A_0&space;=&space;\frac{A(t)}{e^{-\lambda&space;t}} (Sachant qu'on connaîtrait lambda)
 
 
Et c'est là où je calle un peu :  

  • Comment déterminer A(t) ? Je pensais utiliser la spectrométrie gamma, mais comment prendre en compte les conversions internes (puisqu'elles n'émmettent pas de gamma)
  • Je viens de me rendre compte en écrivant ce poste qu'on ne peut pas connaître t si on ne sait pas de quand date la source, je me trompe ?


J'ai essayé de voir s'il n'y avait pas déjà des publications qui avaient fait ce genre d'expérience, mais aucunes ne se servaient de ce genre de capteur pour déterminer l'activité d'une source...
Bref, si vous avez des pistes n'hésitez pas le dire ça me serait d'une grande utilité !  :D

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Message édité par apocalypse-fr le 17-05-2022 à 14:06:06
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Marsh Posté le 17-05-2022 à 14:05:44   

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Marsh Posté le 17-05-2022 à 15:49:16    

apocalypse-fr a écrit :

Bonjour à tous !

  • Je viens de me rendre compte en écrivant ce poste qu'on ne peut pas connaître t si on ne sait pas de quand date la source, je me trompe ?



à ça, je sais répondre, et non tu ne te trompes pas. si tu ne sais pas quel est le T0  qui indique le début de la source, tu ne peux calculer  son activité à ce moment là (puisque tu ne sais pas quand c'est)


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un jour, moi aussi, je serais grand...
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Marsh Posté le 17-05-2022 à 16:19:44    

master71 a écrit :


à ça, je sais répondre, et non tu ne te trompes pas. si tu ne sais pas quel est le T0  qui indique le début de la source, tu ne peux calculer  son activité à ce moment là (puisque tu ne sais pas quand c'est)


 
Alors justement, j'ai demandé à ma prof et effectivement on connait la date de création de la source sinon c'est impossible. Reste à savoir comment mesurer A(t) maintenant...

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Marsh Posté le 18-05-2022 à 18:38:26    

justement, un truc  que tu dis c'est 'lambda est connu', hors si c'est une source quelconque, bah non lambda est pas connu.
donc c'est 2 inconnues que tu cherches A(t) et Lambda.
 
hors une sonde HPGe (si j'ai bien lu wikipedia et quelques fiches techniques) permet d'avoir la connaissance de ce qu'est la source en mode spectrometre, et A(t) en mode compteur d'événements.


Message édité par master71 le 18-05-2022 à 18:39:51

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Marsh Posté le 19-05-2022 à 14:11:26    

En soit, on connaît de quels éléments est composé la source donc en consultant la documentation on peut trouver lambda. Après effectivement, on peut identifier la composition expérimentalement en comparant le spectre obtenu par le capteur avec les schémas de désintégrations...
C'est vrai que les HPGe peuvent déterminer A(t) en captant les gammas issus des désexcitations, mais les conversions internes n'émettent pas ce genre de particules donc un HPGe ne détecte pas toute l'activité.

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Marsh Posté le 19-05-2022 à 15:02:34    

dans ce cas là la source n'est pas quelconque...
et  étant donné que le HPGe ne peut pas tester autre chose tu n'as pas le choix...
 
Et je suppose que comme y a des tables de conversion spectrogramme - composant, doit y avoir des tables taux d'événement gamma - taux d'événements radioactif, non?

Message cité 1 fois
Message édité par master71 le 19-05-2022 à 15:20:16

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Marsh Posté le 20-05-2022 à 10:43:39    

master71 a écrit :

dans ce cas là la source n'est pas quelconque...
et  étant donné que le HPGe ne peut pas tester autre chose tu n'as pas le choix...
 
Et je suppose que comme y a des tables de conversion spectrogramme - composant, doit y avoir des tables taux d'événement gamma - taux d'événements radioactif, non?


 
On a des tables de ce style :
http://image.noelshack.com/fichiers/2022/20/5/1653035060-image-2022-05-20-102420079.png
 
Chaque désexcitation émet un gamma d'énergie différente, un capteur HPGe détecte un passage de gamma mais aussi son énergie. Ainsi on obtient un spectrogramme comme celui-ci :  
http://image.noelshack.com/fichiers/2022/20/5/1653035434-image-2022-05-20-103033315.png
 
Donc on peut savoir à quel élément correspond le gamma que l'on mesure ainsi que le nombre de gamma de même énergie qui ont étés mesurés pendant le temps de mesure. En faisant correspondre le spectrogramme et le graphique, on peut identifier l'élément de la source (après on peut avoir plusieurs éléments dans une même source mais je pense pas que je dois aller aussi loin...)
 
Et je crois que j'ai répondu à ma propre question :D
Il suffit de prendre le nombre de gamma caractéristique de l'élément que l'on veut mesurer et on applique la formule suivante :
https://latex.codecogs.com/svg.image?A_\gamma&space;(t)&space;=&space;\frac{\sum_{n(\mathrm{pics})}n(\gamma)}{\Delta&space;t}
T'en penses quoi ?

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Marsh Posté le 20-05-2022 à 22:38:34    

je suis matheux et pas physicien...
mais je pense que tu tiens un truc pas aberrant.


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