Brico bidules

Choix du compteur

Pas mal de kits sont disponibles sur le marché, les deux principaux étant celui de MightyOhm et celui de SparkFun.

Le compteur MightyOhm est basé sur un tube Geiger-Müller soviétique SBM-20. Celui-ci est très sensible aux rayonnements bêta et gamma, mais pas du tout alpha.

Le kit SparkFun est basé sur un tube différent, le LND712, qui détecte les rayons alpha mais est moins sensible dans le domaine gamma-beta.

J'ai opté pour le kit MightyOhm en raison de son prix moins élevé, sa meilleure sensibilité aux rayons gamma-beta (qui sont les plus présents de manière naturelle) et ses interfaces de sortie série avec un algorithme de comptage intégré, ou pulse (pour le connecter avec une Arduino par exemple). De plus il y a un boîtier disponible en option.

Le kit de base comprend le tube, une carte électronique et tous les composants ainsi qu'un guide de montage. Les seuls outils nécessaires sont un fer à souder et éventuellement une tresse à dessouder en cas d'erreur. Le montage prend environ une heure.

Comme le voltage appliqué au tube est élevé (de l'ordre de 400V), il est plus que recommandé de trouver un emballage pour le compteur. Il y en a un disponible, entièrement transparent, ce qui permet d'admirer l'électronique.

Le rayonnement alpha : ajouter un tube SBT-9

Comme dit plus haut, le tube SBM-20 d'origine est aveugle aux rayons alpha. Pour les mesurer, il faut rajouter un tube qui y est sensible.

J'ai ajouté un tube toujours soviétique de type SBT-9 trouvé sur eBay. Un autre tube utilisable est le LND712 du kit SparkFun, réputé plus sensible mais plus cher.

L'avantage du SBT-9 est que son voltage d'utilisation est très proche de celui du SBM-20 (respectivement 380V et 400V), on peut donc les échanger sans toucher au réglage de la tension. Le LND712 requiert 500V. Le kit est capable de les fournir mais il faudra toucher au potentiomètre de réglage pour passer d'un tube à l'autre.

Comme les tubes Geiger-Müller sont extrêmement fragiles, je n'ai pas voulu avoir à échanger le SBM-20 et le SBT-9 à chaque fois que je voulais utiliser l'un ou l'autre. J'ai donc choisi de laisser le SBM-20 en place et d'ajouter un connecteur pour pouvoir fixer le SBT-9 au besoin.

Le connecteur et le tube

Un connecteur à aiguilles femelle est relié à la sortie HV+ du kit d'une part et à la partie cathode d'autre part avec du câble haute tension. Le tout est fixé à la super glue.

Le tube est monté via deux clips sur un morceau de bakélite perforée. Directement derrière l'anode, une résistance de 10 MOhm est montée en série conformément aux spécifications du tube. A l'arrière, deux morceaux de câble haute tension relient l'anode et la cathode à un connecteur à aiguilles mâle. Enfin, toute la partie anode est isolée avec de la gaine thermo-rétractable et du scotch électrique ne laissant visible que la cathode qui peut être manipulée sans danger même sous tension.

Le tube peut être désormais branché ou retiré en toute simplicité.

Premières mesures

Avant de remettre le SBM-20 en place, j'ai testé les deux tubes séparément sur le rayonnement gamma et beta. La courbe ci-dessus montre les résultats, avec le SBT-9 en bleu et le SBM-20 en rouge.

Pour les deux tubes, la mesure est la même : 10 minutes de rayonnement de fond naturel, 5 minutes sur un gros cylindre en granit (légèrement radioactif de par les traces d'uranium qu'il contient) et 8 minutes de rayonnement de fond.

Les deux lignes horizontales représentent la moyenne de chaque mesure.

On peut voir que le SBT-9 présente une sensibilité aux rayonnements gamma et beta environ 30% inférieure au SBM-20, ce qui s'explique par la taille plus petite. Le bruit de fond génère environ 22 CPM (comptes par minutes) et ça monte à environ 40 avec le cylindre de granit.

Alpha, beta, gamma

Mesure d'un manchon de lampe à gaz

Par un petit miracle j'ai trouvé de vieux manchons Lumogaz. Ceux-ci sont faiblement radioactifs car contenant du Thorium, émetteur dans le beta, le gamma et l'alpha.

Quand je dis faiblement c'est environ 150 fois le bruit de fond : le tube SBM-20 monte à 3200 comptes par minute.

J'ai essayé de mesurer les manchons au thorium avec le tube SBT-9 en les mettant en face de la fenêtre alpha. Grande fut ma déception puisque je n'ai pu mesurer aucun rayonnement supplémentaire par rapport au gamma-beta.

Americium 241

Je me suis alors procuré la source classique du rayonnement alpha : un détecteur de fumée à ionisation. Ceux-ci contiennent une pastille d'Americium, très émissif dans le domaine alpha et un peu dans le gamma. Ce type de détecteur n'est plus vendu en France, il faut le commander au Royaume-Uni par exemple.

Une fois la pastille extraite, je l'ai mesurée avec le SBM-20, qui est monté à un modeste 400 CPM, puis avec le SBT-9 en bloquant les particules alpha avec un bout de papier, ce qui m'a donné 920 CPM.

Avec la fenêtre de mesure alpha découverte, ça commence à causer : la mesure de l'americium avec le SBT-9 l'a fait crépiter à 100 000 CPM, chiffre qui s'effondre pour revenir au niveau du bruit de fond dès qu'on éloigne la pastille de quelques centimètres.

Un kit à quelques dizaines d'euros, quelques produits du commerce et on peut déjà partir à la découverte de l'invisible!