Résumé

En métrologie de l’activité, la méthode RCTD (Rapport des Coïncidences Triples à Doubles) est une technique primaire fondée sur la scintillation liquide, utilisant une instrumentation spécifique à trois photomultiplicateurs. Le modèle RCTD statistique de l’émission lumineuse permettant le calcul des rendements de détection des coïncidences est étudié dans le cas de dépôts de basses énergies dans le liquide scintillant. Pour cela, l’indépendance stochastique entre les photomultiplicateurs est introduite comme condition préalable à l’écriture des relations classiques du modèle statistique. Deux phénomènes pouvant conduire à la non-validité de cette condition sont décrits. Mise en évidence expérimentalement avec la mesure d’activité du tritium (3H), la dépendance stochastique de type temporel se manifeste par une perte systématique de coïncidences lorsque le temps de résolution est trop court comparé à la distribution temporelle des photons de scintillation. La dépendance stochastique de type géométrique est également étudiée en raison de la sensibilité du comptage des coïncidences selon le point d’origine de l’émission lumineuse dans le volume du liquide scintillant. Cette étude a été possible grâce au développement d’une nouvelle modélisation avec le code Monte-Carlo Geant4 intégrant la simulation de la propagation des photons optiques jusqu’à la production des photoélectrons dans le détecteur. Dans les deux cas de dépendance stochastique, l’influence sur le calcul des rendements de détection des coïncidences et par suite sur la détermination de l’activité est exposée. Le nouveau modèle RCTD-Geant4 intègre aussi l’émission de photons Cherenkov ; il a permis la confirmation de l’émission de lumière « parasite » sous forme de photons Cherenkov suite à la diffusion Compton dans les faces d’entrée des photomultiplicateurs. Une nouvelle technique primaire RCTD-Cherenkov a également été développée grâce au modèle RCTD-Geant4 ; elle a été notamment appliquée à la mesure d’activité du carbone-11 (radiopharmaceutique à durée de vie courte, T1/2 de l’ordre de 20 min).

Mots clés

MÉTROLOGIE DE L’ACTIVITÉ
méthode rctd
scintillation liquide
EFFET CHERENKOV
SIMULATION MONTE-CARLO
CODE GÉANT4