Spectrométrie nucléaire

Spectrométrie nucléaire et salle de chimie U-Th

Salle de chimie U-Th

Le laboratoire de spectrométrie nucléaire comprend 4 chaînes de spectrométrie alpha (ORTEC^TM), équipées de détecteurs Si, et deux spectromètres gamma à détecteurs HPGe (BEGe et Ge-puits, de marque CANBERRA^TM).

La spectrométrie alpha permet l’analyse des éléments radioactifs émetteurs de particules alpha. Elle nécessite une attaque chimique préalable et la séparation des nucléides à analyser. Cette technique a permis le développement initial de la méthode de datation dite U-Th qui nécessite la mesure d’isotopes de l’Uranium (²³⁴U, ²³⁸U) et du Thorium (²³⁰Th, ²³²Th). Elle permet aussi l’analyse de nucléides de courte période comme le ²¹⁰Po, utilisé pour la mesure précise du ²¹⁰Pb. Toutes les séparations chimiques s’effectuent dans une salle de chimie propre dédiée, dite salle U-Th. C’est aussi celle qui est utilisée pour les séparations lorsque les isotopes de U et Th sont analysés par l’ICP-MS multi-collecteur (MC-ICP-MS) de la plateforme AETE-ISO de l’OSU OREME, ce qui permet un gain important de précision sur les âges obtenus. Les travaux récents portent essentiellement sur les datations U-Th de carbonates (coraux, coquilles de mollusques, spéléothèmes), en lien avec les changements paléo-environnementaux.

La spectrométrie gamma offre la possibilité d’analyser un certain nombre de radionucléides émetteurs de photons gamma directement sur une poudre de roche ou sur des supports solides ayant servi à concentrer les éléments à analyser. Un grand nombre des nucléides des chaînes radioactives de ²³⁸U, ²³⁵U et ²³²Th peuvent être déterminés (²³⁸U, ²²⁶Ra, ²¹⁰Pb, ²²⁸Ra…), ainsi que des radionucléides artificiels, introduits par l’homme dans l’environnement, comme le ¹³⁷Cs ou l’²⁴¹Am. Les applications sont nombreuses et permettent d’étudier la cinétique de processus géologiques à des échelles de temps variés, en fonction de la demi-vie des nucléides utilisés, depuis 1 an jusqu’à quelques milliers d’années. Citons parmi elles la détermination des vitesses de sédimentation (²¹⁰Pb, ¹³⁷Cs), la datation ²²⁶Ra-²³⁰Th de roches volcaniques, l’utilisation des 4 isotopes du Radium dans les eaux comme traceurs de leurs origines et de leurs mélanges, l’étude de la mobilité des radioéléments dans les gisements de phosphates, …

Détecteur gamma Ge-puits

Spectre gamma