Étalonnage des instruments de mesure de l'activité volumique du thoron dans l'air

​Benoît Sabot a soutenu sa thèse le 25 novembre 2015 à Gif-sur-Yvette.

L’objectif de cette thèse est de développer un système étalon de thoron afin de raccorder les instruments de mesure de l’activité volumique du thoron (²²⁰Rn) dans l’air.

Le dispositif de mesure conçu est un volume composé d’un détecteur semi-conducteur silicium couplé à un champ électrique permettant la capture des descendants solides chargés du thoron à la surface du détecteur. Des simulations avec un code déterministe ont permis d’optimiser la forme et les dimensions du dispositif pour obtenir un champ électrique efficace pour la capture de ces descendants malgré un débit de circulation rapide à l’intérieur du volume de mesure. Des calculs Monte-Carlo ont aussi permis de définir le rendement de détection du dispositif, ainsi que la forme du spectre alpha.

Les rendements de détection calculés pour la mesure du ²²²Rn et ²²⁰Rn ont été validés expérimentalement avec une atmosphère étalon de radon (²²²Rn) produite à l’aide d’un banc de dilution spécifiquement conçu. Une étude de sensibilité a montré que la réponse du dispositif est indépendante de la pression, de l’humidité et du débit de prélèvement dans la gamme de mesure considérée.

L’analyse des spectres alpha obtenus a permis de qualifier précisément l’activité volumique d’une atmosphère en thoron avec une incertitude-type associée de 1 %. Le dispositif, portable, a été transporté au laboratoire de métrologie de l’activité italien pour réaliser des comparaisons avec leur dispositif en développement. Les résultats sont compatibles en tenant compte des incertitudes associées.