Clic, clic, clic. Le son d’un compteur Geiger est souvent associé aux armes nucléaires et aux retombées. Bien qu’il soit utile dans ces situations, il est également utilisé tous les jours pour la détection et le contrôle des déchets nucléaires, des sous-produits et de l’exposition dans les centrales nucléaires, les hôpitaux et même les mines.
Ces appareils ingénieux permettent à quiconque de détecter les rayonnements potentiellement dangereux autour de lui, en utilisant la puissance des électrons et la dégradation des atomes radioactifs instables.
Le détecteur est la partie principale du compteur Geiger. Il est chargé de capturer, de détecter puis de signaler qu’une particule radioactive, appelée isotope radioactif, a traversé le détecteur.
Pour comprendre ce qui se passe, il faut d’abord savoir ce qu’est le rayonnement ionisant radioactif, pourquoi il vaut la peine d’être détecté et ce qui produit le cliquetis caractéristique.
Les atomes sont l’un des éléments fondamentaux de la matière dans l’Univers.
Chaque élément est composé d’atomes avec leur propre nombre de particules subatomiques. L’hydrogène est l’atome le plus simple, il ne possède qu’un proton chargé positivement et un électron chargé négativement. N’ayant aucun neutron neutre, il est extrêmement stable, étant utilisé aujourd’hui dans une grande variété d’applications.
L’uranium, en revanche, possède 92 protons, 92 électrons et 146 neutrons. Cela le rend beaucoup plus lourd et beaucoup plus instable, se décomposant très lentement en éléments plus petits et plus stables.
Lorsqu’il se décompose, il libère de l’énergie et de petites particules. Ces sous-produits de la décomposition de l’atome ont la capacité de faire tomber les électrons d’autres atomes proches, et sont donc connus sous le nom de rayonnement ionisant. Retenez bien ce point car il est essentiel pour comprendre le fonctionnement du compteur Geiger.
Le rayonnement se présente sous trois types principaux : alpha, bêta et gamma.
Les particules alpha sont lentes et ne peuvent pas se déplacer à plus de quelques centimètres.
Les particules bêta sont capables de se déplacer plus loin. Le rayonnement gamma (qui n’est pas une particule, mais une onde d’énergie) peut parcourir de longues distances et traverser plusieurs mètres de béton solide. Il s’agit du type de rayonnement ionisant le plus dangereux, car il peut pénétrer dans le corps, causant des dommages massifs aux atomes à l’intérieur de nos cellules.
C’est pourquoi un compteur Geiger est généralement réglé pour détecter au mieux les particules bêta et les rayons gamma, car ce sont eux qui ont le plus grand potentiel de nuisance pour notre corps.
À son niveau le plus simple, le détecteur c’est un tube creux métallique qui contient un gaz inerte avec un fil conducteur qui passe tout droit en son centre. Le fil reçoit une charge positive d’une batterie.
Lorsqu’un atome radioactif se décompose, les particules et l’énergie qu’il dégage font tomber les électrons de milliards d’atomes voisins. Ces électrons libres pourraient avoir une quantité minuscule de charge, mais lorsqu’ils sont combinés, ils ont assez de puissance pour provoquer une courte impulsion électrique si on leur en donne l’occasion.
L’occasion, dans ce cas, passe par le fil conducteur qui, étant chargé positivement, attire les électrons chargés négativement.
Chaque fois qu’un atome radioactif se décompose, faisant tomber les électrons à proximité, cela accumule suffisamment de charge pour créer une impulsion et donc un « clic » sur le détecteur. Chaque clic indique qu’un seul atome s’est désintégré, et donc plus de clics signifie plus d’atomes et donc, plus de rayonnement.
Un niveau normal de clics est d’environ 50 fois par minute. Cependant, au cœur d’un site d’essai de bombes nucléaires, cela peut augmenter jusqu’à plus de 50 fois par seconde !
Le reste du corps du compteur Geiger abrite le cadran qui indique le niveau de rayonnement, un haut-parleur pour transmettre les clics et la batterie.
C’est le reste du corps du compteur Geiger.