Radioactivité, compteurs geiger et seuil de décision
Par Sébastien Billard le dimanche 3 avril 2016 17:51 - Radioactivité
Face à une mesure plus élevée que la normale, comment savoir si la valeur affichée par un compteur geiger correspond bien à une radioactivité avérée, ou simplement à une variation naturelle du bruit de fond ?
Les professionnels utilisent la notion de seuil de décision. Le seuil de décision (SD) est la valeur en nombre de détections nettes à partir de laquelle on peut affirmer de façon sûre qu'on est en présence d'une radioactivité additionnelle, avec une certitude connue. Sa valeur est donnée par la formule SD=k*√(2*(BdF+1)) dans laquelle k est un facteur d'élargissement pouvant aller de 1 à 3 et où BdF est le bruit de fond, exprimé en nombre de détections. Le facteur k doit être fixé à 2 pour une certitude de 95% et à 3 pour une certitude de 99.9%.
Si par exemple un compteur geiger affiche un bruit de fond de 26 CPM, le seuil de décision avec une incertitude de 99.9% sera de 3*√(2*(26+1)) soit environ 22 CPM. On sera donc certain à 99.9% d'être en présence d'une radioactivité additionnelle si le nombre de CPM affiché par l'appareil est supérieur de 22 CPM au bruit de fond, soit 48 CPM. Si on prend un facteur k de 2, on sera certain à 95% d'être en présence d'une radioactivité additionnelle si le nombre de CPM affiché est supérieur à 26+15=41 CPM.
Notez que le seuil de décision n'est pas directement proportionnel au nombre de détections. De ce fait on aura tout intérêt à faire des mesures longues quand cela est possible. Si le bruit de fond moyen est de 26 CPM mais que cette moyenne est établie sur 10 minutes, le seuil de décision sera de 3*√(2*(260+1))=68. On sera donc certain pour des mesures de 10 minutes d'être en présence de radioactivité à partir de 328 détections, soit un CPM moyen de 32.8 CPM au lieu de 48 CPM pour des mesures d'une minute. Les mesures longues permettent donc de détecter des activités plus faibles.
Maintenant que penser d'une mesure qui est supérieure au bruit de fond mais reste cependant inférieure au seuil de décision ? On ne peut être certain qu'il y a bien de la radioactivité. Mais une autre notion appelée limite de détection (LD) nous dit que si malgré tout il y a de la radioactivité, son activité ne peut être supérieure à deux fois la limite de détection (LD= 2*SD). Ainsi si le bruit de fond est de 26 CPM et que la mesure est de 35 CPM, on ne peut pas affirmer de façon sûre qu'il y a de la radioactivité puisque le seuil de décision brut est de 48 CPM. Mais en tout état de cause, la radioactivité éventuellement présente ne pourra pas être supérieure à 2*22=44 CPM.
Commentaires
Encore un excellent article qui explique de façon très claire et très pragmatique la difficile notion de seuil de décision, pourtant si importante si on se lance, par exemple, dans des mesures de la radioactivité de notre environnement !
Merci Sébastien !
Merci Daniel :)
Basée sur ces formules, a Vancouver, utilisant un OCDM CDV-700, 6A, avec la sonde original (de type "hotdog", avec une radioactivité de fond de 12CPM*, cela nous donnes (k=3) 99% incertitude SD=27CPM, et (k=2) 95% incertitude SD=22CPM.
Sébastien, quelle sorte de résultat as tu trouvée dans ton voisinage?
Stephen Young
Vancouver, BC
*mesuré pour une minute, 10X, et mis en moyenne
Stephen : de mon côté avec mon GMC-300 la moyenne du bruit de fond dans mon bureau est de 26CPM (pour des mesures de plusieurs dizaines de minutes). Je n'ai pas fait de mesures longues à l'extérieur, mais on doit être autour des 15-20 CPM si je me souviens bien.
Qu'est ce que tu penses des compteurs geiger Radex ? Le RD1503+ a de bonnes critiques ( https://www.amazon.fr/gp/aw/reviews... ) et le RD1212BT soutient le français... mais quelle est la vraie différence entre les deux ?
Bonjour Jeanne, le Radex 1503 n'est pas un mauvais appareil, il utilise le même tube russe que bien d'autres appareils (SBM-20), le problème que j'ai personnellement avec cet appareil est qu'il n'affiche que des sieverts, alors que le tube n'est pas compensé en énergie. De ce fait le nombre de sieverts affiché ne sera valable que face à une source contenant uniquement du cesium 137, et à bonne distance (50cm à 1m). Je préfère pour cette raison les compteurs geiger qui affichent des CPM (comptes par minutes) qui n'induisent pas en erreur quant à la dose reçue. Le 1503 est aussi souvent cher pour ce que c'est. Le Terra-P, passé en revue sur ce blog est tout aussi intéressant : http://www.sebastien-billard.fr/tac...
A noter que Radex a récemment sorti un compteur économique, le Radex One qui me semble d'un bien meilleur rapport qualité prix et qui peut afficher des CPM
Sur le RD1212BT, même critiques que sur le 1503 perso.