PARTICULES ÉLÉMENTAIRESDétecteurs de particules

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Détecteurs électroniques

Les détecteurs servent à compter les particules émises par des noyaux ou des atomes instables, à mesurer leur flux moyen, leur énergie, leur position spatiale, ou à déterminer leur nature. Les problèmes varient suivant la nature des rayonnements dont l'interaction avec la matière conditionne le choix du type de détecteur. Mais, en règle générale, l'impulsion électrique finale est commandée par l'interaction électromagnétique du rayonnement, ou du produit de ses réactions, avec les milieux détecteurs ; ces derniers sont limités à quelques classes importantes que nous utilisons pour structurer cet article.

La libération d'ions et surtout d'électrons est exploitée dans les détecteurs gazeux, liquides ou solides, décrits dans la première partie.

La détection des photons différés, produits dans les scintillateurs, est décrite dans la deuxième partie.

L'émission instantanée de photons, due à l'interaction cohérente avec les atomes d'un milieu homogène ou hétérogène, est exploitée dans le compteur de Tcherenkov ou à radiation de transition et est décrite dans la troisième partie.

Détection des électrons et des ions libérés dans les milieux détecteurs

Détecteurs à remplissage gazeux

Une particule chargée traversant un gaz ionise celui-ci par des collisions avec le cortège électronique. Les électrons éjectés peuvent rester libres, dans les gaz nobles par exemple, ou être rapidement capturés par certaines molécules, comme l'oxygène. Si un champ électrique est appliqué dans le milieu ionisé, une grande diversité de phénomènes peut être observée, suivant la nature des gaz et l'intensité du champ électrique. L'exploitation de ces phénomènes conduit à divers types de détecteurs.

Si le champ électrique est faible et que les électrons n'acquièrent pas suffisamment d'énergie entre deux collisions atomiques pour exciter ou ioniser les niveaux atomiques qui sont en général supérieurs à 10 électrons-volts (eV), les électrons se déplacent dans la direction du champ. Leur vitesse de dérive varie avec le gaz, et la figure 5 illust [...]

Vitesse de dérive des électrons

Dessin : Vitesse de dérive des électrons

Dessin

Vitesse de dérive des électrons dans différents gaz en fonction du champ électrique. 

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Désintégration d'un méson

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Chambre à bulles : fonctionnement

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Chambre à bulles B.E.B.C.

Chambre à bulles B.E.B.C.
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Chambre à étincelles : fonctionnement

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Écrit par :

  • : conseiller scientifique au Collège de France (physique corpusculaire et cosmologie)
  • : physicien des particules élémentaires au Commissariat à l'énergie atomique
  • : physicien, Prix Nobel de physique 1992
  • : ingénieur au Commissariat à l'énergie atomique, Centre d'études nucléaires de Saclay, chercheur au Commissariat à l'énergie atomique
  • : directeur de recherche émérite au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau

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Pour citer l’article

Pierre BAREYRE, Jean-Pierre BATON, Georges CHARPAK, Monique NEVEU, Bernard PIRE, « PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Détecteurs de particules », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 23 novembre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-detecteurs-de-particules/