La métrologie de l'activité passe au numérique
Pour un radionucléide, la métrologie de l'activité a pour objectif la mesure précise du nombre de désintégrations radioactives dans un temps donné, ce qui implique la maîtrise de deux grandeurs : le nombre d’impulsions détectées dans le système de mesure et la durée de cette mesure. La durée effective d'une mesure pendant laquelle le système utilisé est considéré comme apte à détecter une impulsion s’appelle le "temps actif". De plus, du temps de réaction fini du détecteur jusqu'à l'instrumentation électronique, chaque système de mesure possède ses propres sources de temps mort. C'est la raison pour laquelle on préfère imposer un temps mort d'une durée connue après chaque impulsion détectée.
Depuis plusieurs années, le Laboratoire National Henri Becquerel du LIST utilise cette méthode de mesure analogique sur de multiples dispositifs (détecteurs germanium, scintillation liquide, cristal-puits, mesures en coïncidences..) avec une précision et une robustesse plus grandes que les corrections statistiques habituellement utilisées.
Aujourd’hui, les performances des technologies numériques (numériseur à haute vitesse, composants programmables pour le traitement en temps réel des signaux numérisés) permettent d’envisager une migration vers un système d'acquisition numérique tout en assurant la pérennité des installations, la portabilité des dispositifs de mesure, et l'ouverture à de nouvelles méthodes de traitement des données. Le signal est alors numérisé au plus proche du détecteur. Les fonctions sont appliquées sous forme d'algorithmes, directement sur les échantillons numérisés du signal. Dans le cas d'un DSP, l'algorithme est directement implémenté sur le composant. Dans le cas d'un FPGA, une étape de simulation et de synthèse permet de définir la configuration de portes logiques à appliquer au composant pour réaliser les fonctions souhaitées.
Le LIST a développé un premier prototype de carte d'acquisition au format PCI testé sur un cristal-puits pour lequel le traitement des temps morts est crucial. Les tests de comparaison entre la chaîne d'acquisition classique et la nouvelle chaîne numérique pour divers radionucléides ont montré un écart inférieur à 1 pour 1000, sans perte de comptage sur toute la gamme prévue dans le cahier des charges initiales, validant ainsi la faisabilité du concept. Ce prototype illustre les possibilités nouvelles offertes par le passage au numérique. En particulier, le traitement off-line des données permet plusieurs analyses sur une même acquisition, critère indispensable pour la mesure des radionucléides à période de vie courte, de plus en plus nombreux dans les applications biomédicales. Il permet également l'application de méthodes d'analyse spécifiques (ex: méthodes des corrélations pour les radionucléides présentant un état métastable à long temps de vie, mesure du taux de comptage par la statistique des intervalles de temps...). Un brevet est en cours de dépôt.
Un deuxième prototype pour l'instrumentation des mesures en coïncidences est en cours de tests et a déjà permis de préciser le rôle de paramètres expérimentaux jusque-là inaccessibles à l'opérateur. La preuve de faisabilité acquise, les prochaines étapes porteront sur le perfectionnement des prototypes en terme de performances et d'ergonomie (électronique d'entrée dédiée, optimisation du signal par filtrage numérique ...).
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