M33 :Exploitation d’une expérience de radioactivité

1. Ecole Normale Supérieure M33:Exploitation d’une expérience de radioactivité • Réalisé par : • Badr MOUSLIM • Encadré par :

2. Plan I- IntroductionII-Présentation 1-Dispositif expérimental :a - Un détecteur Geiger Muller b - Un compteur d’impulsions c - Une source radioactive de particules Alpha d - Le diaphragmes III-Expérience : désintégration alpha 1-Mesures 2-Exploitation 3-Conclusion IV –Conclusion

3. I- Introduction

4. Tout ce qui nous entoure est radioactif à un degré ou un autre. L'air que nous respirons, les plantes, l'eau, les roches, etc. … contiennent des matières radioactives, et ce depuis les origines de l'univers. • Toute matière est composée d'atomes. Les atomes sont des éléments extrêmement petits mais complexes. Ils se composent d'un noyau autour duquel gravitent des éléments appelés électrons. Le noyau se compose à son tour de deux éléments différents, les protons et les neutrons .

5. Généralement, les atomes sont stables ; ils ne se modifient pas. Cette stabilité suppose un équilibre dans le rapport entre le nombre de protons et de neutrons dans le noyau. Dans certains atomes, cet équilibre est rompu. On dit alors que le noyau atomique est instable ou que l'atome est radioactif. • Un noyau atomique instable ou radioactif subira une mutation spontanée jusqu'à atteindre un nouvel et meilleur équilibre. Ce processus libère de l'énergie sous la forme d'ondes (rayonnements) et/ou de particules.

6. II- Expérience de radioactive

7. Dispositif expérimental : • Un détecteur Geiger Muller • Un compteur d’impulsions • Une source de particule alpha • Un jeu de diaphragmes en plomb

8. Un détecteur Geiger Muller : Un détecteur Geiger Muller (GM) est un détecteur cylindrique. Le cylindre qui est relié à la masse forme la cathode et l’anode se présente sous la forme d’un fil de tungstène, à l’intérieur du cylindre. Celui-ci est rempli d’un mélange de gaz inerte (néon) à une pression de 100 torr et d’un gaz d’amortissement (vapeur de gaz halogène ) a une pression de 10 torr .

9. Pour faire fonctionner le détecteur, on applique une différence de potentiel de quelques centaines de volts entre l’anode et la cathode afin d’obtenir un champ électrique radial important au voisinage du fil d’anode. • Lorsqu’une particule chargée (électron, proton, particule alpha , ...) traverse le gaz interne, elle ionise le gaz : production de paires ions-électrons Sous l’influence du champ électrique qui règne dans la chambre, les électrons vont être accélérés en direction du fil central et acquérir une grande vitesse sur une courte distance. Cette vitesse élevée va permettre à ces électrons d’ioniser à leur tour d’autres atomes, et de libérer de nouveaux électrons. Cette multiplication des charges se répète très rapidement et produit une avalanche d’électrons autour du fil anodique : cela permet d’amplifier plus d’un million de fois le signal initial qui était très faible

10. Un compteur d’impulsions Permet de compter le nombre d’impultions en transformant des signaux analogique en signaux numérique Une source de particules Alpha A l’intérieur de ce petit cylindre il y a une substance (source) radioactive qui émet des particules alpha : plutonium (A=244)

11. Le diaphragmes un diaphragme est un dispositif mécanique mince et opaque comportant une ouverture centrale généralement réglable. Il permet de contrôler l’epaisseur du faisceau de particules qui arrivent sur le détecteur ou le capteur

12. III-Expérience : désintégration alpha

13. Comment varie l’intensité d’un faisceau de particule alpha en fonction de l’épaisseur du milieu traversé ?

14. I=I0.exp(-n∑x) • ∑ = La section efficace totale d’interaction • n = Nombre de particules du milieu par unité de volume • I0 = Intensité du faisceau pour x=0

15. Calcule de nombre de particules n : n(air)= 6.3 * 10^-5 .N mol => n(air)=6.3*10^-5 . 6.02*10^20 n(air) = 3.8*10^19 Particules

16. 1-MesuresMesure de bruit de font => ∆t= 2 min M1=53 M2=41 Mmoy=49 impulsionM3=54

17. Les incertitudes : • L’incertitudes de l’épaisseur : ∆x=0.2 mm • L’incertitudes de l’intensité : ∆I = √I et ∆I0=√I0 • L’incertitudes de section efficace : ∆∑ = ∑.( ∆I/I + ∆I0/I0 + ∆x/x )

18. -Tableau de mesure -

19. 2-Exploitation=> Graphe de Log(I/I0)en fonction de x (sur le papier ). =>La section efficace totale d’interaction des alphas avec l’air .On a : Log(I/I0)=-n∑xavec : -n∑ représente le pente de la droite .on trouve : Pente =P = -0.03 = -n∑alors : ∑ = P/n => ∑ =7.89*10^-22 cm2

20. 3-Conclusion Exploitation de cette expérience nous a permet de déterminer expérimentalement la section efficace ∑pour ce source , on peut faire la même chose pour les autres sources on peut également exploité cette expérience pour la détermination expérimentale de l’énergie de particules par absorption dans l’air

21. Conclusion • Ces rayonnement utiliser dans des nombreux domaines , principalement en médecine , en énergétique ,en chimie …etc. => Utilisation dans le domaine énergétique :75 % a 80% de l’électricité produite en France est d’origine nucléaire => Utilisation dans le domaine médical :Traitement du cancer par différentes technique utilisant exploitation des organes , dépistage des maladie

22. Merci pour votre attention