Détection

Détecteur

 

Rayonnement électromagnétique et particules élémentaires :

• pellicule photographique ;
• compteur Geiger-Müller (ou compteur Geiger) (rayonnements ionisants de type particules alpha, bêta ou gamma et rayons X) ;
  • compteur à grille ;
• compteur proportionnel (compteur à flux gazeux ou compteur scellé) ;
• cellule photoélectrique (lumière) ;
• scintillateur ou compteur à scintillation : écran fluorescent, photomultiplicateur (PM) et CPM (Channel PhotoMultiplier) : comptage ;
• capteur photographique (caméra à capteur CCD) ;
• analyse dispersive en longueur d'onde et analyse dispersive en énergie ;
• détection du rayonnement thermique (infrarouge) : détecteurs QWIP par exemple ;
• détecteur sensible à la position : chambre à bulles, chambre à fils, détecteur à ligne à retard.
• Détecteur de particules
• Détecteur de traceur, pour les rayonnements élecromagnétiques de télécommunication

Détection de contrefaçon

• Détecteur de faux billet ;
• Détecteur de médicament contrefaits ;
• etc.

Détection de particules ou de gaz (sécurité au travail)

• Poussières
• Fibres
• Gaz toxique ou non (exemple : dioxygène, voir Oxymètre)
• Radon
• etc.

Détection incendie

Pour les locaux professionnels

Une installation de détection incendie a pour but de signaler à un poste central ou au personnel chargé de la sécurité de l'établissement tout évènement pouvant être le signe d'un début d'incendie. Cette détection peut être effectuée à l'aide de différentes technologies :

• Détection conventionnelle
• Détection analogue (adressable)
• Détecteur optique de fumées (ponctuel) ou Photo-électrique
• Détecteur optique de flamme
• Détecteur de chaleur (thermostatique, thermovélocimétrique)
• Détecteur multi-capteurs
• Détecteurs multi-ponctuels
• Tête autonome de détection-extinction d'incendie (gicleur ou « sprinkler »)
• Détecteur de bris de verre

Pour les particuliers

• Le détecteur et avertisseur autonome de fumée
• Le détecteur-avertisseur autonome de monoxyde de carbone

Détection d'atmosphères explosives (explosimétrie) ou dangereuses

• Explosimètre ou détecteur de gaz spécifiques : appareil servant à mesurer la teneur en gaz explosible d'une atmosphère.
• L'utilisation des détecteurs de gaz pour l'explosimétrie et la toxicométrie. Dans ces domaines, le détecteur de gaz est un appareil conçu pour déclencher une alarme (sonore, visuelle) lorsque l'atmosphère devient explosible (présence d'un gaz combustible), toxique (présence d'un gaz dangereux pour la santé) ou lorsque la concentration en dioxygène (O₂) devient dangereuse (voir Oxymètre).

Détecteurs en sciences

• Détecteur de chromatographie
• Détecteur de foudre

Autres

• Détecteur de mensonge
• Détecteur de métaux

Notes et références

Articles connexes

• Domotique
• Capteur
• Détection de faux billets

• Portail de la physique
• Portail de la chimie
• Portail de l’électricité et de l’électronique
• Portail de l’environnement
• Portail de la sécurité civile

Détecteur de métaux

 

Un détecteur de métaux est un appareil permettant de localiser des objets métalliques en exploitant le phénomène physique de l'induction magnétique. Il est utilisé par exemple dans le domaine de la sécurité, dans les aéroports pour détecter des armes cachées sur les passagers d'un avion, dans le domaine militaire pour le déminage, dans les loisirs pour la recherche de divers objets enfouis, en archéologie pour la recherche d'objets anciens et, marginalement, dans le domaine médical pour la détection des métaux avant utilisation d'un appareil d'IRM. Afin de limiter les atteintes au patrimoine archéologique et historique, l'utilisation de détecteurs de métaux est réglementée dans différents pays dont la France¹, l'Espagne et la Belgique.

Un détectoriste est un utilisateur de détecteur de métaux.

Historique

En 1881, le président des États-Unis James Garfield, fut victime d'un attentat. Aucun des 16 chirurgiens qui le traitèrent ne put localiser la balle qui était restée dans son corps. Alexander Graham Bell fut convoqué à son chevet et utilisa un détecteur de métaux primitif pour rechercher la balle, mais sans succès.

Durant la Première Guerre mondiale, des détecteurs de métaux sont utilisés par des chirurgiens pour localiser ou même extraire (avec un électro-aimant) des éléments métalliques ayant pénétré le corps (l'œil en particulier). En particulier un révélateur de métaux à distance était utilisé, sous forme d'un « doigtier audioscopique », basé sur le principe de la balance électrique de Hughes; un écouteur dit téléphone placé sur l'oreille du chirurgien lui signale au moyen d'un son plus ou moins fort si son doigt muni du doigtier s'approche ou s'éloigne de l'objet métallique à extraire². Selon H Guilleminot, une version de grande taille de ce détecteur aurait même été testée pour retrouver dans le sol des munitions non explosées, avec des résultats « qui sont parait-il des plus encourageants » précisait Guilleminot.

Gerhard Fisher est l'inventeur et le constructeur d'un des tout premiers détecteurs de métaux à large diffusion, le "Metallascope". Il connaîtra le succès après avoir fondé en 1931 l'entreprise Fisher Labs qui commercialisera son invention³.

Józef Kosacki est l'inventeur durant l'hiver 1941-1942 d'un détecteur de métaux portatif, le détecteur de mines polonais. Il fut utilisé pour la première fois par l'armée britannique pour le déminage en Afrique du Nord.

Fonctionnement

Principe

Un détecteur de métaux fonctionne en exploitant un phénomène physique bien connu : l'induction électromagnétique. Seuls les objets conducteurs, et en particulier les métaux, sont le siège de courants induits (les courants de Foucault).

Un détecteur de métaux est composé de deux bobines :

• la bobine émettrice est alimentée par un courant électrique alternatif sinusoïdal.
• la bobine réceptrice réagit au champ magnétique induit par les courants de Foucault et produit un courant électrique qui présente un décalage de phase par rapport au courant de la bobine émettrice. Un processeur analyse l'intensité du courant induit ainsi que son décalage de phase pour opérer la détection. Cette analyse lui permet de percevoir la profondeur, la taille et la conductivité de l'objet.

Discrimination

Plus l'objet métallique est gros, plus il sera conducteur et plus le décalage de fréquence sera grand. De même certains métaux sont meilleurs conducteurs (l'argent notamment) et le décalage de fréquence sera d'autant plus grand. C'est en étudiant ce décalage de fréquence que l'objet détecté peut être « discriminé », c'est-à-dire réussir à distinguer et trouver la nature de ce métal. Mais dans la pratique, c'est un peu différent. En effet un détecteur de métaux cherche du métal mais aussi ses différents alliages. La conductivité électrique d'un alliage est différente d'un alliage à un autre et sa valeur peut être proche entre deux alliages de nature très différente.

Ainsi de l'or 18 carats, peut tout à fait être confondu avec du papier d'aluminium et si le papier d'aluminium est éliminé à l'aide du bouton discrimination, l'or est également éliminé. De l'or bas titre (14 carats) pourra même être visualisé sur le vu-mètre du détecteur comme du fer (ou proche).

En définitive, la discrimination n'est valable que pour les petits ferreux (petits morceaux de fil de fer barbelé ou petits clous) mais pas pour les grosses masses ferreuses (comme un fer à cheval dont la forme en boucle se détecte facilement). Toutefois, il existe des détecteurs de métaux capables d'indiquer la présence d'une grosse masse ferreuse sans erreur. Le fer donne en effet un signal particulier facilement reconnaissable sur un oscilloscope. Du fait de la variété des alliages, la discrimination ne peut être considérée comme totalement fiable. Si tous les métaux étaient purs, discriminer ne serait pas un problème.

Principes physiques

La détection d’un métal dans l’air par un appareil électronique se fait toujours selon le même principe physique : l’induction magnétique. Un conducteur électrique transportant du courant produit un champ magnétique dans l’espace qui l’entoure mais l’inverse est également vrai. Un champ magnétique variable produit un courant dans un conducteur.

À travers une bobine, la loi de Faraday donne la valeur de la force électromotrice produite par la variation du champ magnétique. La présence d’un objet métallique à proximité d'une bobine modifie son inductance, ce qui est repéré électroniquement par la modification de la force électromotrice aux bornes de la bobine.

Types

Les premiers détecteurs fonctionnaient selon le principe du battement de fréquence mais ils étaient peu performants. La technique des très basses fréquences donna une meilleure sensibilité, mais dans les années 1960, l’induction par impulsion fut mise au point et elle est actuellement encore la plus utilisée.

Battement de fréquence

Les détecteurs à battement de fréquence furent les premiers à apparaître car ils sont simples à mettre en œuvre mais ce sont également les moins sensibles. Le principe est le battement de fréquence. Il utilise, en fait, deux oscillateurs, l’un fixe, l’autre sensible aux modifications du champ magnétique. La modification du champ magnétique d’une bobine influe, comme nous l’avons vu, sur son inductance et donc, si un oscillateur est construit autour de cette dernière, celui-ci aura une fréquence qui réagit avec le champ magnétique et donc la présence de métal.

Pour l’utiliser, il suffit de comparer le signal issu de cet oscillateur avec un signal de référence ; ce dernier représente le signal du premier oscillateur qui ne serait pas modifié par la présence de métal. Le signal comparé peut servir à allumer une diode ou être relié à un amplificateur pour entendre via un haut-parleur la différence des fréquences si celle-ci est comprise entre 20 Hz et 30 kHz.

Très basse fréquence

Les fréquences utilisées sont inférieures à 20 kHz. Ce détecteur est composé de deux bobines, une émettrice et une réceptrice. La bobine émettrice traversée par un courant sinusoïdal génère autour d’elle un champ magnétique ; lorsqu’un objet métallique passe dans ce champ magnétique, des courants de Foucault apparaissent en son sein. Ces courants génèrent à leur tour un champ magnétique qui tend à compenser le champ magnétique créé par la bobine émettrice. La bobine réceptrice va réagir au champ magnétique émis par l’objet métallique, un courant induit va la traverser. Ce courant traité par l’électronique permet de savoir s’il y a ou non un objet métallique.

Ce détecteur permet de discriminer les métaux et les ferromagnétiques. Le signal perçu par la bobine réceptrice est déphasé par rapport au signal émis. Le déphasage dépend des métaux et permet ainsi de les discriminer. Pour un prospecteur, le but est de se débarrasser avant tout des petits objets en fer. Discriminer l'aluminium fait courir le risque de manquer des cibles intéressantes en alliage tel que le billon, l'électrum, le potin (qui ont servi à travers les âges à fabriquer des monnaies) et même l'or⁴.

La fréquence d'oscillateur sur laquelle le détecteur fonctionne conditionne sa qualité de réponse aux métaux précieux ainsi que sa résistance aux effets de sol. Ainsi, plus sa fréquence est haute (au-dessus de 10 kHz et très au-delà, vers 20 kHz), plus il sera sensible aux ferrailles et perturbations du sol et moins bien il ressentira les métaux précieux. En dessous de 10 kHz ou encore plus bas, les appareils deviennent insensibles aux effets de sol réducteurs de leur performances⁵.

Les détecteurs de métaux très basse fréquence, appelés aussi VLF (very low frequency), peuvent être utilisés avec deux types de disques de détection : les disques concentriques et les disques wide scan (appelés aussi double D). La différence entre ces deux types de disques vient de l'agencement interne des bobines émettrices et réceptrices. Dans un disque concentrique, les deux bobines ne se chevauchent pas, alors que dans un disque wide scan elles se chevauchent sur une petite surface.

Induction pulsée

Le détecteur à induction pulsée ne nécessite qu’une seule bobine. Ces détecteurs sont très performants dans la recherche en grande profondeur. Ils peuvent détecter jusqu'à 1,50 m sous le sol pour des objets réduits et jusqu'à environ 3,50 m pour de grosses masses métalliques. Une puissante impulsion de courant est envoyée dans la bobine. Chaque impulsion génère un champ magnétique très bref. Quand l’impulsion prend fin, la polarité du champ s’inverse et s’écroule soudainement ce qui provoque un pic de courant, l’impulsion de retour.

Celui-ci dure quelques microsecondes et cause un autre courant à travers la bobine. Le processus se répète. Si le détecteur est au-dessus d’un objet métallique, l’impulsion crée un champ magnétique opposé dans l’objet. Quand l’impulsion s’arrête, le champ magnétique de l’objet augmente la durée de l’impulsion de retour. Un circuit test permet de contrôler la durée de l’impulsion de retour. En la comparant avec la longueur de départ, le circuit détermine si un autre champ magnétique a rallongé le temps de décroissance de l’impulsion de retour.

Ces détecteurs n'ont pas nécessairement la forme en plateau ovale des détecteurs classiques à basse fréquence. Il en existe sous forme de cadre de 1 × 1 m ou 2 × 2 m, à soulever des deux mains, ceux-ci ne détectant alors que les masses de la taille d'un poing, donc pas les petites pièces. Mais il existe de plus petits cadres, proche de la taille d'un plateau classique, qui eux détectent les pièces et autres petits objets, toujours en technologie d'induction pulsée. Ce type de détecteur se rencontre aussi sous la forme de deux petits cadres reliés par une barre se fixant sur un tableau de bord de détecteur classique. Leur performance en discrimination est beaucoup moins importante que ceux à basse fréquence. En revanche, ils sont beaucoup moins sensibles aux effets de sol. Les premiers modèles étaient statiques (se déplacer d'une zone de détection à une autre puis rester statique pour la détection), on en trouve à présent des semi-statiques où l'on peut se déplacer très lentement sur le terrain.

Les Multi-fréquences simultanées

La multi-fréquence simultanée est une technique utilisée dans les détecteurs de métaux pour améliorer leur performance de détection. Cette technique consiste à émettre plusieurs fréquences de signal en même temps, au lieu d'une seule fréquence comme c'est le cas dans les détecteurs de métaux à une seule fréquence. Les détecteurs de métaux à multi-fréquence simultanée peuvent émettre jusqu'à plusieurs dizaines de fréquences différentes simultanément.

La principale avantage de cette technique est la capacité du détecteur à détecter des cibles à des profondeurs différentes, ce qui est très utile lors de la recherche de cibles dans des sols minéralisés ou dans des conditions difficiles. En effet, chaque fréquence a une capacité différente de pénétration dans le sol et peut donc détecter des objets à différentes profondeurs.

De plus, la multi-fréquence simultanée permet également de réduire les interférences et les faux signaux, qui peuvent être causés par des minéraux présents dans le sol ou par d'autres détecteurs de métaux à proximité. En émettant plusieurs fréquences, le détecteur peut mieux filtrer les signaux parasites et se concentrer sur les cibles métalliques.

La technique de multi-fréquence simultanée est utilisée dans de nombreux détecteurs de métaux modernes, qu'ils soient destinés à une utilisation professionnelle ou pour les loisirs. Cette technique est particulièrement utile pour la détection de cibles en or, en argent ou en cuivre, qui sont souvent enterrées à des profondeurs importantes.

Radar à pénétration de sol

Le radar à pénétration de sol, permettant également de détecter des métaux, se commercialise désormais en appareillage portatif pour la détection de loisirs, comme professionnelle. Le matériel reste toutefois très coûteux. Les profondeurs de détection peuvent atteindre 15 mètres. L'interprétation des résultats est très délicate et ces appareils ne doivent être utilisés que par des spécialistes.

Effets de sol (ground)

En détection, il existe sur les détecteurs milieu et haut de gamme un potentiomètre appelé "effet de sol" ou ground. Il existe également la mention "sensibilité" ou "sensitivity" en anglais. Celui-ci permet à l'utilisateur de régler manuellement le détecteur, en fonction de la minéralisation rencontrée sur différents sols composés d'une terre chargée en oxydes de minéraux, de façon qu'il soit toujours calibré à un niveau de stabilité neutre. De cette manière, l'appareil n'est pas gêné par les faux signaux intempestifs que provoquent ces oxydes. Il est bon de savoir que ce genre de terre est chargé de particules métalliques naturelles ; la charge est positive et donc dite « positive », contrairement à la plage qui elle est chargée en salinité. Le sel n'étant pas un métal, la charge sera donc négative. Donc l'utilité d'un tel réglage sur la plage en bord de mer n'aura aucun effet sur les faux signaux générés par le champ magnétique provoqué par la haute teneur en sel. Il ne servira donc à rien de posséder un tel réglage si ce n'est simplement à corriger les particules et oxydes métalliques contenus dans le sable.

Maintenant certains détecteurs possèdent en plus de ce réglage un interrupteur ou autre bouton appelé beach ou mode plage qui permet à l'appareil d'étendre la plage de réglage dans la charge négative de façon à pouvoir s'affranchir au mieux du champ magnétique créé par la salinité.

En conclusion, ces réglages manuels permettront d'obtenir la meilleure puissance de pénétration dans le sol. Par contre, il est parfois possible de trouver sur un même terrain différentes couches karstiques, donc obligatoirement un sol plus ou moins minéralisé. De ce fait, l’utilisateur devra en permanence recaler ses effets de sol en fonction de la nature du sol prospecté.

Sur certains détecteurs, le réglage d'effets de sol est calibré par le fabricant. Ce réglage est étalonné de façon assez haute pour que l'appareil soit stable sur les différents sols faiblement minéralisés : sans aucun doute un bon compromis mais au détriment de quelques centimètres de puissance de pénétration.

C'est sans doute le meilleur réglage qu'un détecteur puisse posséder, dans la mesure où c'est l'appareil qui effectue automatiquement le réglage grâce à un microprocesseur qui analyse et calibre en permanence au mieux les effets de sol en fonction de la nature du terrain présent. Bien sûr, si un tel système représente un réel avantage et confort d'utilisation pour le prospecteur, il se fait malgré tout au détriment du temps de réponse de la cible détectée, temps qui, en millisecondes, se révèle très important en détection.

Tableau de bord

Sur le tableau de bord d'un détecteur peuvent être trouvés les éléments suivants afin de procéder aux réglages des paramètres de la détection :

1. Un VU-mètre ou galvanomètre à aiguille généralement gradué de 0 à 100 pour indiquer l'intensité du signal de l'objet détecté, analyser sa taille et tenter une hypothèse sur la nature de l'objet détecté. La firme Garrett Electronics a introduit sur le marché des VU-mètres analytiques digitaux à la fin des années 1990.
2. Un potentiomètre de discrimination pour définir la qualité des composants de l'objet (du clou en fer à l'or).
3. Une fonction de seuil ferreux/seuil sonore (threshold en anglais). Ce potentiomètre peut être comparé à une discrimination dont la plage ne couvre que les ferreux.
4. Un potentiomètre de tuner ou syntoniseur pour compenser l'effet de sol, pour s'adapter à la qualité du terrain (présence ou non de fer dans le sol ou de sel sur une plage, tous deux perturbant la détection).
5. Un potentiomètre de sensibilité pour définir jusqu'à quelle profondeur l'utilisateur souhaite prospecter.
6. Une fonction pinpoint (en français : pointe d’aiguille) d'affinement très précis de la localisation, cette fonction est visuelle et ne concerne que les détecteurs les plus modernes ; sinon elle doit se faire à l'oreille en distinguant les montées des baisses du signal sonore de la fréquence émise au-dessus de l'objet détecté. Il existe sur le marché des baguettes pinpoint braquées dans le trou creusé pour localiser l'épicentre exact de l'objet détecté. Il est aussi utilisé sur les mottes de terre enlevées du trou pour vérifier si l'objet n'a pas déjà émergé.
7. Un bouton d'enregistrement d'une fréquence de détection, l'appareil ne recherche alors plus que cette seule et unique fréquence de détection. Une deuxième pression sur le bouton permet à l'appareil de revenir en mode normal multi-détection. Ce même bouton permet le rééquilibrage des réglages de base après toute modification.
8. Un potentiomètre de volume pour définir le volume sonore en sortie de haut-parleur.
9. Une prise jack pour y brancher un casque d'écoute.
10. Un indicateur de batterie faible.
11. Un haut-parleur
12. Une canne rattachant le boîtier au disque ; elle doit être en matière indétectable afin de ne pas perturber la détection.

Sur les détecteurs les plus modernes, il n'y a plus de potentiomètre mais les réglages se font sur un menu visible sur écran à cristaux liquides et modifiable par pression sur des boutons. Le tableau de bord ne se situe pas nécessairement sur la canne du détecteur mais peut se porter à la ceinture, en hipmount.

Utilisation

Déminage

Le déminage militaire a pour but de permettre à des unités de se frayer un chemin parmi un champ de mines ou de sécuriser un environnement militaire (camp, base) où des mines ont été cachées, du déminage humanitaire qui tend à rendre un terrain miné accessible, sans danger pour des populations environnantes.

Archéologie

Les détecteurs de métaux font parfois l'objet d'une utilisation professionnelle dans le domaine de l'archéologie. En effet, l'objectif fondamental de celle-ci n'est pas la collecte d'objets métalliques mais leur mise au jour dans le cadre de fouilles méthodiques comme la fouille programmée, en documentant le contexte auquel ils étaient associés. Les détecteurs de métaux sont donc employés marginalement à des fins de vérification ou dans des contextes d'urgence dans le cadre d'une fouille préventive.

Par ailleurs, les détecteurs de métaux font l'objet d'une utilisation non contrôlée ou « chasses au trésor », pouvant entrer en conflit avec la préservation du patrimoine et considérée fouille clandestine. Des personnes vont jusqu'à utiliser ces détecteurs pour trouver et voler des objets sur des sites archéologiques répertoriés ⁶. Différentes réponses législatives ont été apportées à ces menaces en fonction des pays. Cette problématique a été traitée dès 1981 par le Conseil de l'Europe⁷.

Espagne

En Espagne, les lois sur le patrimoine national (leyes del Patrimonio Nacional) régissent la détection de loisir. Ainsi, toute prospection qui ne bénéficie pas d'une autorisation est considérée comme un délit contre le patrimoine. De nombreuses associations se sont créées pour provoquer un changement législatif. En Andalousie, la loi 14/2007 du patrimoine historique andalou autorise dans son article 60 l'usage d'appareils de détection du métal, permettant son usage pour autant qu'il ne met pas en péril le patrimoine national.

France

Les premiers détecteurs de métaux de loisirs sont apparus en France en 1975⁸. Auparavant, des chercheurs inventifs utilisaient des détecteurs de mines, modifiés ou non, mais leur nombre restait confidentiel⁹.

L'utilisation des détecteurs de métaux a d'abord été réglementée par la loi n^o 89-900 du 18 décembre 1989 « relative à l'utilisation des détecteurs de métaux », qui a été abrogée par l'ordonnance n° 2004-178 du 20 février 2004 qui a posé la partie législative du code du patrimoine. L'article L. 542-1 du code du patrimoine¹⁰, précise que « Nul ne peut utiliser du matériel permettant la détection d'objets métalliques, à l'effet de recherches de monuments et d'objets pouvant intéresser la préhistoire, l'histoire, l'art ou l'archéologie sans avoir, au préalable, obtenu une autorisation administrative délivrée en fonction de la qualification du demandeur ainsi que de la nature et des modalités de la recherche ». Mesures reprises dans la version consolidée du 6 février 2016 : "Toute publicité ou notice d'utilisation concernant les détecteurs de métaux doit comporter le rappel de l'interdiction mentionnée à l'article L. 542-1, des sanctions pénales encourues ainsi que des motifs de cette réglementation".

Cette loi est destinée à préserver l'intégrité des niveaux archéologiques des sites contenant des objets métalliques : l'intérêt scientifique de ces derniers est en grande partie lié à leur contexte stratigraphique et archéologique, dont l'étude n'est possible que dans le cadre de fouilles méthodiques. L'utilisation de détecteurs de métaux visant la recherche d'objets anciens, archéologiques ou historiques est strictement interdite sans autorisation nominative délivrée par le ministère de la Culture (Service régional de l'archéologie) et validée par la préfecture.

Malgré des peines encourues pouvant aller jusqu'à sept ans d’emprisonnement et 100 000 € d’amende¹¹, voire plus lorsque plusieurs pilleurs agissent en association, des pillages de sites archéologiques sont encore à déplorer.

Grande-Bretagne

En Grande-Bretagne, le gouvernement a promulgué en 1996 le Treasure Act : les musées nationaux rachètent au prix du marché les découvertes de trésor faites par des amateurs. En 1997, il a mis en place le Portable Antiquities Scheme, un programme volontaire pour enregistrer le nombre croissant de petites découvertes archéologiques, qui ne constituent pas un trésor et ne tombent donc pas sous l'application de la loi de 1996, trouvées par le public, particulièrement avec un détecteur. Des utilisateurs de détecteurs se sont également regroupés en association afin de mettre en ligne une base de données sur les trouvailles et les matériels employés à fin de statistique et de mémoire historique avec photos des objets découverts ; il s'agit de la UK Detector Finds Database.

Le droit relatif à la découverte d'un trésor est réglé par le Treasure Act de 1996. Cet ensemble de lois oblige celui qui découvre un trésor à le déclarer sous 14 jours au coroner le plus proche. Il va mener une enquête et déterminer si la découverte fait partie d'un trésor. Si c'est le cas, le découvreur doit le proposer à la vente à un musée à un prix fixé par une commission d'experts indépendants. Si aucun musée n'est intéressé, le découvreur peut le garder¹².

Risques

Tous les gros objets ne sont pas des trésors et les lieux de combats des deux dernières guerres nous le rappellent régulièrement. Du fait même de leur fabrication (fer, acier, plomb, cuivre), les engins explosifs se détectent très bien. L'utilisation de détecteurs de métaux dans ces contextes nécessite une grande vigilance : il est recommandé de ne jamais toucher ni démonter une munition non explosée car elle demeure toujours dangereuse. Chaque année, des accidents sont à déplorer dans lesquels sont impliqués des pratiquants de la détection qui n'ont pas su observer cette règle élémentaire de sécurité.

Pour ces raisons, l'utilisation de détecteurs de métaux est interdite dans toute la région Picardie (Somme, Aisne, Oise), dans la Meuse, en particulier à Verdun, dans quelques communes d'Île-de-France (autour de Mantes-la-Jolie), sur toutes les plages des débarquements de Normandie et de Provence, dans toute la région Basse-Normandie ainsi que dans quelques communes du Bas-Rhin et du Haut-Rhin.

Détection sécuritaire

On trouve les détecteurs de métaux en usage sécuritaire, par exemple dans les aéroports pour détecter d'éventuelles armes métalliques cachées sur les passagers d'un avion.

Notes et références

• Peut-on utiliser librement un détecteur de métaux dans un but archéologique ? [archive]
• [Page : http://www.bium.univ-paris5.fr/histmed/medica/page?26087&p=107 [archive] page consacrée au révélateur de métaux à distance ] dans le Larousse médical de guerre [archive]
• The History of Metal Detectors, Western & Eastern Treasures magazine, September 1999, par Roy T Roberts [archive]
• Le Fouilleur, numéro 26, janvier-février 2009, Le Gamma 6000 dans tout cela, par David, p. 26
• Trésors et Détections, n^o 83, mai-juin 2005, les détecteurs de métaux ACE 250 PRO de Garrett, Tests collectifs mis en forme par Yves Mauchamps, p.24
• « Près de Caen. Ils pillent un site archéologique : prison avec sursis » [archive], sur Ouest France, 12 juillet 2018 (consulté le 12 mars 2023).
• Xavier Delestre, « Le pillage archéologique sur le territoire national », Culture et recherche, n^o 139,‎ 21 mars 2019, p. 79.
• Trésors et Détections, n^o 83, mai-juin 2005, 145 000 écus et 65 kg d'argenterie enterrés au pied d'un arbre, par Yves Durieux, p.4
• Trésors et Détections, n^o 83, mai-juin 2005, Les méthodes de prospections à vue, par Bonnel, p. 16
• Voir l'article L.542-1 du code du patrimoine [archive] sur Légifrance
• articles 311-4-2 et 322-3-1 du code pénal créés par la loi n^o 2008-696 du 15 juillet 2008 – art. 34

Annexes

Articles connexes

• Détecteur d'anomalie magnétique
• GéoRadar
• Magnétomètre
• Pêche à l'aimant
• Recherche de trésor
• XP Metal Detectors

Liens externes

• Peut-on utiliser librement un détecteur de métaux dans un but archéologique ? [archive]

• Portail de l’archéologie
• Portail de l’histoire militaire

Sourcier

 

Dans l'Antiquité, la baguette est utilisée comme moyen de divination pour interroger les dieux ; son usage pour trouver de l'eau ou des métaux remonte au XV^e siècle en Allemagne^[Quoi ?] (du moins en ce qui concerne l'Europe). Les alchimistes attribuent à cette pratique des vertus magiques ; en 1517, Luther la condamne. Au XVII^e siècle, Martine de Bertereau et Jean du Châtelet, baron de Beausoleil, utilisent des baguettes de sourcier pour trouver des mines en Europe, puis ils popularisent son usage pour trouver de l'eau souterraine. L'utilisation du pendule pour trouver des sources ou des mines date de la fin du XVII^e siècle.

L'usage se répand en Europe aux XVIII^e et XIX^e siècles, puis il se raréfie au XX^e siècle. Disposer d'un puits était jadis la meilleure façon de se procurer l'eau (potable ou non) dont on avait besoin, et les seules méthodes pour justifier l'emplacement d'un puits étaient alors l'approche scientifique, rare, et le sourcier.

Des sourciers auraient été utilisés par l'armée française et allemande pour détecter des galeries, des caches et des mines pendant la guerre de 14/18 ; Les résultats ont été publiés^[Quand ?] par Armand Viré directeur de laboratoire au muséum d'histoire naturelle, Henri Mager et l'abbé Alexis-Timothée Bouly.(16)^{[précision nécessaire]}

Selon Thierry Gautier chaque département français ou presque eut son ou ses sourciers⁴. La profession se raréfia à mesure que s'étendait le réseau d'eau courante, il subsiste quelques sourciers en France.

Le sourcier dans le contexte religieux

• 1326 - Le pape Jean XXII condamne la divination à l'aide d'un pendule.
• 1517- Luther inclut l'usage de la baguette dans la liste des actions qui vont à l'encontre du 1^er commandement.
• 1701- Les divers ouvrages prônant l'usage de la baguette seront mis à l'index par un décret du Tribunal de l'Inquisition de Rome.

• Le Jésuite Athanasius Kircher dans Mundus subterraneus Amsterdam 1665 et 1678 et dans le Traité de philosophie occulte Paris 1750, déclare que la baguette permet de découvrir les eaux souterraines.
• Le père Jean-François publie à Rennes en 1655 un Traité de la science des eaux
• Le père Dechales dans le Traité des sources naturelles et Mundus mathematicus, affirme qu'il n'y a pas de méthode comparable à la baguette pour découvrir les eaux
• L'Abbé de Vallemont : la Physique occulte ou traité de la baguette divinatoire, Paris 1693. Il décrit la baguette et ses propriétés
• Le pasteur protestant hollandais Balthazar Bekker, le Monde enchanté, Amsterdam, 1694 chap 23 « Que ce qui a le plus de ressemblance, et tient cependant le moins à la magie, est le secret de trouver les sources d'eau, les mines d'or et d'argent,..., au moyen d'une petite baguette, que l'on tient à la main.
• Abbé Pirot « les curés doivent défendre l'usage de la baguette comme une chose illicite » et d'autres témoignages cités dans l'opuscule de Chevreul « de la baguette divinatoire » publié intégralement dans les Google-books . https://books.google.co.uk/books?id=kzsAAAAAQAAJ [archive]

Instruments

La baguette utilisée traditionnellement par les sourciers, en Europe, était en forme de Y, taillée dans une branche de coudrier (ancien nom du noisetier). La pratique ayant évolué avec le temps, les baguettes utilisées aujourd'hui sont plus variées, constituées généralement de bois (noisetier mais aussi amandier, saule, etc.) ou de métal (laiton, acier, cuivre, etc.), voire de matière plastique ou composite, et peuvent prendre diverses formes.⁵

• Baguette en forme d'Y ou de V (bois, métal, plastique, fibre de carbone)
• Deux baguettes en forme de L (métal, notamment cuivre)
• Une baguette en forme de C
• Pendule
• Antenne de Lecher

Explications

Dans l'Antiquité, le phénomène était expliqué par l'action des dieux.

En 1810, le chimiste Eugène Chevreul remarque qu'il n'y a plus de corrélation entre le mouvement du pendule et l'objet étudié lorsqu'il ferme les yeux et que l'amplitude du mouvement diminue en immobilisant son bras et son poignet avec un support. Il en conclut qu'on ne peut pas détecter avec le pendule quelque chose qu'on ne sait pas déjà et que les mouvements sont modifiés par l'autosuggestion.

Pour le physicien Yves Rocard qui publie en 1962 Le signal du sourcier, la baguette joue le rôle de simple détecteur d'un tremblement inconscient plus ou moins prononcé des mains et provoqué par une variation géophysique du champ magnétique terrestre. La présence d'eau en sous-sol modifierait suffisamment le champ magnétique pour que des personnes « sensibles » puissent les percevoir. C'est en 1989 qu'il publie son dernier ouvrage sur le sujet : La science et les sourciers.

Entre 1964 et 1966, le comité Para refait les expériences d'Yves Rocard avec un protocole plus rigoureux en double aveugle et conclut que le sourcier ne réagit pas à un gradient du champ magnétique. Yves Rocard répond dans La science et les sourciers (p. 250 à 254) : « J'ai de fortes critiques à faire quant à la conduite des expériences de ce comité belge et plus encore à leurs comptes rendus falsifiés et stériles ».

Plusieurs expériences effectuées dans des conditions rigoureuses ont montré que les sourciers n'obtenaient pas un résultat supérieur au hasard.

Pour les sceptiques, les témoignages de réussite des sourciers s'expliquent par une bonne connaissance du sol et de la végétation, ainsi que par le hasard (l'eau étant généralement présente sous forme de grande nappe phréatique et non de ruisseaux souterrains). Le mouvement de la baguette s'explique, quant à lui, par l'effet idéomoteur et l'autosuggestion.

Expériences

Sydney

En 1980, un groupe sceptique australien organise avec James Randi un concours où il faut trouver dans quel tuyau coule de l'eau, ou savoir détecter la présence de laiton ou d'or, le prix pour le gagnant est de 40 000$⁶. Les candidats ont vérifié le terrain et leur outil en testant la zone lorsqu'aucun tuyau ne contenait de l'eau puis avec un seul tuyau connu en contenant. Parmi les 16 participants, aucun n'a atteint le pourcentage nécessaire pour remporter le prix.

• Eau : 11 succès sur 50, 22 % de réussite, hasard moyen 10 %, attendu par les sourciers 86 %
• Laiton : 0 % de réussite, attendu 87 %
• Or : 11 % de réussite, attendu 99 %

Munich

Entre 1986 et 1988, une expérience de grande ampleur commandée par le gouvernement allemand est conduite à l'université de Munich. Cette expérience avait pour but de déterminer si la radiesthésie était une méthode de détection fiable. Les organisateurs croyaient en l'authenticité des capacités des sourciers, et ils ont tout mis en œuvre pour le prouver avec un budget de 400 000 deutschmarks⁷.

Méthodologie

Un chariot, qui portait un tuyau dans lequel circulait une masse d'eau, était placé au hasard sous un faux plancher. Le sourcier devait ensuite, à l'aide de n'importe quel ustensile de son choix (pendule, baguette…) déterminer la position de l'eau. Un illusionniste vérifia l'installation pour éliminer les fraudes possibles ; pendant chaque essai, une personne était présente pour surveiller le sourcier et noter le résultat, cette personne ne connaissait pas la position du chariot ni le résultat précédent (double insu). Afin d'obtenir des résultats statistiquement significatifs, l'expérience fut réalisée auprès d'un groupe de test où chaque sourcier réalisa 104 séries de 5 à 15 essais.

Plusieurs milliers de tests ont été réalisés pendant la phase préliminaire qui ont permis de sélectionner les 43 meilleurs sourciers parmi les 500 qui se sont présentés. Ces tests avaient aussi pour but de valider la méthode pour que la détection soit réalisée dans les meilleures conditions possibles. Plusieurs essais ont été réalisés avec différentes configurations : vitesse de l'eau dans le tuyau, eau salée ou contenant du sable ou des graviers et même absence d'eau.

Résultats

Deux ans et 843 essais plus tard, l'analyse des résultats démontra que les radiesthésistes obtenaient les mêmes résultats qu'une détection effectuée au hasard. Cependant, les sourciers notèrent que 6 radiesthésistes avaient obtenu un taux de succès significatif, et prétendirent que sur les 43 sourciers du test, seulement 6 avaient de réelles compétences mais l'expérience fut tout de même considérée comme un échec par les autorités allemandes. Les statisticiens démontrèrent que sélectionner uniquement les sujets ayant eu un taux de réussite élevé était une erreur d'analyse.

Après cet échec, Tom Napier de la Philadelphia Association for Critical Thinking (PHACT) retenta l'expérience⁸. Même méthode et même groupe test. Mais cette fois, tout est simulé par ordinateur. Un ordinateur place virtuellement le tuyau d'eau et un autre ordinateur donne, au hasard, la position du tuyau. Les résultats sont équivalents à ceux obtenus par les sourciers lors de l'expérience de Munich. De même que 6 sourciers avaient obtenu des taux de réussite significatifs lors de l'expérience de Munich, 6 sourciers virtuels ont obtenu de bons résultats lors de l'expérience de Napier.

L'expérience menée avec un échantillon représentatif de sourciers démontre que les résultats obtenus suivent la loi normale, tout comme l'expérience par randomisation. De fait, selon cette expérience la méthode radiesthésique ne permet pas d'obtenir de meilleurs résultats que si l'on opère au hasard.

Cassel

En novembre 1990, une étude scientifique organisée par le GWUP⁹ a eu lieu à Cassel en Allemagne^10,11, avec la collaboration du sceptique James Randi et la Hessische Rundfunk (chaîne de radio/télévision du Land de Hesse) qui enregistre les tests. À la suite d'une annonce faite dans la presse, une centaine de sourciers prennent contact avec le GWUP. L'échange de questionnaire permet de cibler les capacités des candidats, la majorité d'entre eux disent pouvoir détecter de l'eau dans des tuyaux et quelques-uns différentes substances (métaux, charbon, pétrole, aimants, etc.).

Méthodologie

Deux protocoles en double aveugle sont organisés :

1. Le but est de déterminer s’il y a ou non de l'eau qui coule dans un tuyau souterrain connaissant sa position. Les participants font 30 essais et doivent obtenir au moins 25 bonnes réponses soit 83 % de réussite.
2. Trouver parmi dix boîtes en plastique celle qui contient l'objet préalablement choisi par le candidat. La condition de réussite est fixée à 8 bonnes réponses sur 10 essais.

Si un candidat réussit, il doit repasser le même test une seconde fois, s’il atteint à nouveau le seuil de réussite, il gagne le prix de 20 000 DM.

Les hypothèses par rapport au hasard sont les suivantes :

1. Les sourciers peuvent dire dans au moins 83 % des cas si de l'eau coule dans un tuyau en plastique alors que le hasard attendu est de 50 %.
2. Les sourciers peuvent dire dans au moins 80 % des cas dans quelle boîte se trouve un objet préalablement choisi alors que le hasard attendu est de 10 %.

Avant l'expérience, les candidats signent un document indiquant qu'ils acceptent le protocole, qu'ils ont eu la possibilité d'ajuster leur technique aux conditions du test pendant la phase préliminaire, et qu'ils se sentent capable de le réussir¹².

Résultats

1. Les 19 participants ont réalisé 30 essais chacun et ont obtenu entre 11 et 20 bonnes réponses (37 % à 67 %), au total cela fait 298 bonnes réponses sur 570 essais soit 52,3 %.
2. Les 13 participants ont obtenu entre 0 et 2 bonnes réponses sur 10 essais, au total 14 bonnes réponses sur 130 essais soit 10,8 %.

Le seuil de réussite fixé dans les hypothèses n'a pas été atteint. Les résultats sont très proches du hasard attendu et donc ne confirment pas l'hypothèse que les sourciers sont capables de faire mieux que le hasard. Le résultat du meilleur sourcier pour le test de l'eau (20 sur 30) reste probable puisqu'il y a 24 % de chance que deux personnes ou plus obtiennent ce score au hasard.

Argenton-sur-Creuse

En mars 2007, l'Observatoire zététique^13,14 (OZ) a réalisé une expérience avec deux radiesthésistes dans la ville d'Argenton-sur-Creuse pendant deux jours. L'objectif était de retrouver un échantillon de métal disposant, selon les sourciers, d'un « taux vibratoire » exceptionnel. Trois expériences successives n'ont pas permis de mettre en évidence une capacité des radiesthésistes à identifier effectivement cet échantillon particulier.

Méthodologie

Pour chaque essai, une équipe était chargée de placer l'échantillon sous une des dix boîtes tirée au hasard. Les radiesthésistes devaient, à double insu, déterminer sous quelle boîte se trouvait l'échantillon à identifier. Dans ce protocole les radiesthésistes, sous la supervision de deux assesseurs, étaient libres de travailler comme ils l'entendaient et le temps pour chaque essai n'était pas limité. L'analyse statistique a permis de comparer leur performance avec ce qu'aurait pu être une performance réalisée au hasard. Trois expériences de 7, 10 et 32 essais ont été réalisées.

Une demi-journée était consacrée aux essais à blanc et à la vérification des conditions expérimentales. Pendant celle-ci, les radiesthésistes ont identifié les points de la salle qui pouvaient, pour une raison quelconque, influer négativement sur leurs recherches. Ils ont vérifié, à l'aide de leurs instruments, qu'ils pouvaient correctement identifier les échantillons et ont réalisé des tests leur permettant de s'assurer que leur performance serait optimale.

Résultats

Aucune des trois expériences n'a donné de résultat significatif. Lors de la première expérience, sept essais ont été réalisés. Le résultat attendu pour considérer que celle-ci était un succès était de quatre réussites. L'échantillon a été retrouvé une fois. La deuxième expérience comprenant dix essais, cinq réussites étaient nécessaires pour considérer que celle-ci était un succès. L'échantillon n'a été retrouvé que deux fois. La troisième expérience a porté sur 32 essais. Un minimum de neuf réussites était attendu. L'échantillon a été correctement identifié quatre fois seulement.

Ce protocole expérimental a été mis en place sur la base de deux affirmations. La première était que les échantillons testés disposaient, selon la terminologie radiesthésique^{[réf. nécessaire]}, d’un « taux vibratoire élevé et inhabituel »^[Quoi ?]. La seconde était que, grâce à ce « taux exceptionnel », ces échantillons pouvaient être mesurés et/ou identifiés par des moyens radiesthésiques. S’il est impossible de prouver logiquement que les échantillons ne « vibrent »^[Quoi ?] pas, ni que les radiesthésistes n’ont pas de sensibilité spécifique, la tentative de mettre en évidence la particularité de ces échantillons par la radiesthésie s'est soldée par un échec. Les résultats sont proches de ce que donnerait, en moyenne, une performance réalisée au hasard.

Notes et références

• Radiesthésie [archive], Observatoire zététique.
• Dowsing [archive], Skeptic's Dictionary, Robert Todd Caroll.
• The Matter of Dowsing [archive], James Randi Educational Foundation.
• Thierry Gautier - Le Guide du chercheur d'eau : comment évaluer sa sensibilité aux énergies de la nature pour une nouvelle rencontre avec l'eau. - 2003 - Éditions Guy Trédaniel - (ISBN 978-2-84445-500-0)
• Jean-Yves Durand, « La baguette du sourcier, du coudrier aux matériaux composites, et retour », Lieutaghi P. & D. Musset (dir.), Plantes, sociétés, savoirs, symboles, t. II, L’Arbre dans l’usage et l’imaginaire du monde. La plante, de l’aliment au remède, Mane, Alpes de Lumière / Musée ethnologique de Salagon,‎ 2004 (lire en ligne [archive])
• (en) Australian Skeptics Divining Test [archive] par James Randi
• (en) The Failure of the Munich Experiments [archive], J. T. Enright, 1999
• (en) Dowsing is as Easy as Pi [archive] par Tom Napier
• (de) www.gwup.org [archive] Gesellschaft zur Wissenschaftlichen Untersuchung von Parawissenschaften
• (en) The Kassel Dowsing Test, par Robert Konig, Jurgen Moll, et Armadeo Sarma partie 1 [archive], partie 2 [archive]
• (de) GWUP-Psi-Tests 2004: Keine Million Dollar für PSI-Fähigkeiten [archive]
• « I declare that I have been given sufficient information about the tests by the GWUP and by James Randi both verbally and in writing. In pre-trial runs, I had the opportunity to adjust myself to the conditions, and I feel physically and psychically able to succeed in the test under the given circumstances. I declare that the tests were conducted impeccably. The test conditions and the schedule have in no way impeded me during the tests. »[1] [archive]
• (fr) Protocole expérimental : radiesthésie [archive], par l'observatoire zététique

• 15 expériences russes :N. N. Sochevanov & V.S. Matveev 1967 à 1971 ou Сочеванов и Матвеев B.C.

Geologia Rudnykh Mestorozhdenii N° 4 ,1974 p 116 & N° 5 ,1974 p 77 http://zolotodb.ru/articles/geology/location/10471 [archive]; 1. Sochevanov NN, VS Matveev méthodes biophysiques dans les études géologiques -. Geology of Ore Deposits 1974, № 5. 2. Sochevanov NN, les champs électromagnétiques VS Matveev que la cause des effets biophysiques. - In: Les problèmes physiques et mathématiques et biologiques des champs électromagnétiques et l'ionisation de l'air.. t II. -M. Nauka, 1975. Matveev, sur les méthodes biophysiques en géologie -. Annales de l'Académie des Sciences de la RSS du Kazakhstan. Ser géologique. 1967, № 3.

• 16 Année 1920 Volume 17 Armand Viré pp. 189-208 Bulletin de la Société préhistorique de France site Persee.fr
• 17 Christopher Bird The Divining hand 1978 (traduit en français).

Voir aussi

Articles connexes

• Radiesthésie (sourcellerie)
• Géobiologie (radiesthésie)
• Pseudo-science
• Parapsychologie
• Divination
• Magnétisme animal
• Hydrologie
• Jacques Aymar-Vernay

Liens externes

• Notices d'autorité
•  :

  • LCCN
  • Israël
• « Les sourciers détecteraient l'eau à l’aide d’un pendule ou d’une baguette en bois » [archive], Les Saventuriers, France Inter, 6 août 2022.
• Dossier Radiesthésie ou la perception extrasensorielle grâce au pendule ou à la baguette [archive] par l'observatoire zététique.

Expériences

• (en) Testing Dowsing, The Failure of the Munich Experiments [archive] Descriptions, analyse statistiques et schémas.
• Chevreul, La baguette divinatoire [archive], 1854
• (en) The Kassel Dowsing Test: Part 1 [archive] Détails de l'expérience avec schémas et photos.
• Expérience d'Argenton. Rapport expérimental de l'observatoire zététique [archive] Descriptions, analyse statistiques et schémas, documents et données [archive], photographies [archive].

Bibliographie

• Yves Rocard, La science et les sourciers ; baguettes, pendules, biomagnétisme, Paris: Dunod 1989, (ISBN 2-10-002996-7).
• Yves Rocard, Le signal du sourcier, éditions Dunod, 1962 (épuisé).
• Yves Rocard, Les sourciers - Collection Que Sais-je n° 1939 (Presses universitaires de France).
• Anne Jaeger-Nosal, Le Grand Livre Des Sourciers

 

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Compteur Geiger

 

Le compteur Geiger, ou compteur Geiger-Müller (ou compteur G-M), sert à mesurer un grand nombre de rayonnement ionisant (particules alpha^{N 1}, bêta ou gamma et rayons X, mais pas les neutrons). Cet instrument de mesure, dont le principe est imaginé vers 1913 par Hans Geiger, est mis au point par lui et Walther Müller en 1928. Prononcé à tort « Gégère » en France, la prononciation du nom de son inventeur est : Geiger (« Gaïgueur »), ou Geiger-Müller.

Description

Il est constitué d’un tube détecteur (chambre d'ionisation) Geiger-Müller, d'un système d'amplification/mise en forme du signal et d'un système de comptage des impulsions. Le comptage peut éventuellement être moyenné sur des durées différentes (secondes, minutes, heures) auquel cas il faut un intégrateur électronique ou un microprocesseur. Le tube Geiger-Müller est une chambre cylindrique à paroi métallique, remplie d'un gaz (He, Ne…) sous faible pression. La face d'entrée (celle qui est dirigée vers le point de mesure) est fermée par un matériau léger, perméable aux rayonnement ionisants. C'est généralement une feuille de mica. On trouve aussi du silicium ou du béryllium. Un fil métallique est tendu entre cette membrane et le fond du tube. Une tension de l'ordre de quelques centaines de volts est établie entre le cylindre (qui fait office de cathode) et le fil (anode). Lorsqu'une particule ionisante traverse le tube, une décharge électrique se produit entre la paroi et le fil, produisant une impulsion (on parle de « clic » car les premiers compteurs ne font qu'envoyer cette impulsion sur un haut-parleur, ce qui fait un son ressemblant à « clic »). Ces impulsions sont mises en forme par l'électronique pour être ensuite comptées, le résultat est soit converti en son (« clics ») soit affiché par un galvanomètre ou un afficheur digital, soit les deux.

Les marques les plus courantes sont : Radex, gamma-scout, EPE Conseil, Terra, Gamma-Easy, Soeks, GQ, etc.

Des chercheurs allemands ont étudié l'implantation d'un compteur Geiger dans un smartphone. En 2013, les résultats sont plutôt satisfaisants mais encore peu fiables¹.

Principe

Quand un rayonnement ionisant pénètre à l'intérieur du tube Geiger-Müller, il ionise le gaz, c'est-à-dire qu'il arrache des électrons par effet photoélectrique. Ces électrons se multiplient très vite par avalanche électronique, dite « avalanche de Townsend », rendant le gaz conducteur pendant un bref temps (phénomène de décharge) : les électrons sont accélérés par la haute tension, percutent des molécules de gaz et provoquent ainsi d'autres ionisations en cascade.

Du fait de cette cascade, c'est un détecteur qui fonctionne en permanence en saturation. L'appareil est sensible au plus petit événement, mais le temps mort est assez important, de l’ordre de 200 microsecondes, et le détecteur sature à partir de quelques centaines de coups par seconde^{N 2} ; si le flux est plus important, des particules traversent le compteur sans être détectées. Par ailleurs, le facteur d'amplification est tel que toutes les impulsions sont à la hauteur maximale, il n'est pas possible de distinguer les différents types de particules.

Après amplification, le signal électrique ainsi produit est enregistré et se traduit par une indication visuelle (aiguille, lampe) ou sonore (déclic).

Notes

• Le tube doit avoir pour cela une fenêtre en mica plutôt qu’en verre.

Références

Voir aussi

Articles connexes

• Compteur à grille (screen-wall counter)
• Compteur proportionnel à gaz
• Détecteur à ionisation gazeuse
• Ictomètre

• Portail de la physique
• Portail du nucléaire

Capteur de proximité

 

Ils sont surtout utilisés pour la sécurité, contre les intrusions, les alarmes, ou la mise en route de dispositifs (ouverture d'une porte, d'une barrière, etc.).

Ils peuvent aussi être utilisés par la domotique ou pour réaliser d'importantes économies d'énergie (asservissement de l'éclairage intérieur à des détecteurs de présence) à l'extérieur pour la protection de l'environnement nocturne.

Exemple de la commune de Vif

La commune de Vif (Isère) a mis en place, le 12 mars 2012, un tronçon routier à éclairage asservi : 1,5 km de voie piétonne et cyclable (le plus long de France à sa date d'installation). Le système d'éclairage asservi comprend 72 lampadaires à LED équipés de détecteurs d'approche et de variateurs de lumière¹. L'éclairage passe de 10 % (mode veille) pour atteindre son maximum au passage de piétons ou cyclistes avant de revenir au mode veille². L'économie attendue pour la ville est de 21 MWh/an.

Capteurs de proximité capacitifs (détection d'objets)

Les détecteurs de proximité capacitifs présentent l’avantage de pouvoir détecter à courte distance la présence de tous types d’objets, car sensibles aux métaux et aux non-métaux.

Dans ce cas, la tête de mesure de ces capteurs est formée d'un conducteur cylindrique et d'une enveloppe métallique coaxiale réalisant un condensateur de capacité fixe C1. Si une cible s'approche de l'extrémité des conducteurs précédents, elle constitue avec ces conducteurs deux autres condensateurs.

Ainsi, si le circuit est alimenté par un signal alternatif à une fréquence donnée, lorsqu'on approche une cible, la capacité du circuit change et le signal s'atténue. C'est cette atténuation que l'on mesure.

Avantages

• pas de contact physique avec l’objet détecté : possibilité de détecter des objets fragiles, fraîchement peints
• pas d’usure, durée de vie indépendante du nombre de manœuvres
• détecteur statique, pas de pièces en mouvement
• produit entièrement encapsulé dans la résine (étanche)
• très bonne tenue à l’environnement industriel (atmosphère polluante)

La face sensible du détecteur constitue l’armature d’un condensateur. Une tension sinusoïdale est appliquée sur cette face, créant ainsi un champ électrique alternatif devant le détecteur. En considérant que cette tension sinusoïdale est référencée par rapport à un potentiel de référence (terre ou masse par exemple), la deuxième armature est constituée par une électrode reliée à ce potentiel de référence (bâti de machine par exemple). Ces deux électrodes face à face constituent un condensateur dont la capacité est :

C = ε0 * εr * A / d

avec :

• ε0 = 8,854 187 pF/m permittivité du vide
• εr permittivité relative du matériau présent entre les 2 électrodes.

• 1^er cas : absence d’objet entre les 2 électrodes

ε r ≈ 1(air) ⇒ C ≈ ε0 A / d

• 2^e cas : présence d’un objet isolant entre les 2 électrodes

⇒ (εr ≈ 4)

L’électrode de masse peut être dans ce cas le tapis métallique d’un convoyeur par exemple.

C= (ε 0 . ε r . A) / d

Lorsque εr moyen devient supérieur à 1 en présence d’un objet, C augmente. La mesure de l’augmentation de la valeur de C permet de détecter la présence de l’objet isolant.

• 3^e cas : présence d’un objet conducteur entre les 2 électrodes

C= (ε 0 ε r A)/ d-e

avec :

• ε r ≈ 1 (air) ⇒ C ≈ ε 0 (A/ d-e)

La présence d’un objet métallique se traduit donc également par une augmentation de la valeur de C.

Les différents types de détecteurs capacitifs :

• Détecteurs capacitifs sans électrode de masse ;
  Ils utilisent directement le principe décrit précédemment. Un chemin vers la masse (potentiel de référence) est nécessaire pour détecter. Ils sont utilisés pour détecter des matériaux conducteurs (métal, eau) à des distances importantes. Application type : détection de matériaux conducteurs au travers d’un matériau isolant.

• Détecteurs capacitifs avec électrode de masse ;
  Il n’est pas toujours possible de trouver un chemin à la masse. C’est le cas si l’on veut détecter le contenant isolant vide de l’exemple précédent. La solution est l’incorporation de l’électrode de masse sur la face de détection. Il y a création d’un champ électrique indépendant d’un chemin à la masse. Application : détection de tous matériaux. Possibilité de détecter des matériaux isolants ou conducteurs derrière une paroi isolante, ex : céréales dans une boîte en carton.
  La sensibilité des détecteurs capacitifs, selon l’équation de base citée précédemment (§ 4.1), dépend tout à la fois de la distance objet-capteur et de la matière de l’objet.

Grandeurs d’influence d’un détecteur capacitif ;

• Distance de détection
  Elle est liée à la constante diélectrique ou permittivité relative εr propre au matériau de l’objet visé. Pour pouvoir détecter une grande variété de matériaux, les capteurs capacitifs sont généralement munis d’un potentiomètre permettant de régler leur sensibilité.

• Matière

Détection d'objets

• Toute matière (par exemple dans les chaines de fabrication)
• Portée de détection : jusqu’à 30 mm pour les plus courants
• dépend de l’épaisseur des objets

Utilisation

• Contrôle de remplissage dans des flacons ou des cuves
• Détection de la présence de matériaux pulvérulents dans des trémies
• Les domaines d’utilisation les plus significatifs se rencontrent dans l’agroalimentaire, la chimie, la transformation des matières plastiques, le bois, les matériaux de construction

Capteur de proximité inductif

Les capteurs de proximité inductifs détectent tous les matériaux conducteurs à une distance définie :

Un capteur de présence à transistor bipolaire

détecte les métaux : si un métal se trouve dans le champ de la zone de couverture active, la sortie PNP ou NPN du capteur est activée ;

Un interrupteur reed

détecte la présence d'un objet si un aimant se trouve dans la zone de couverture active.

Capteur de proximité inductif à réluctance variable

Il s’agit d’un transformateur dont le circuit magnétique inclut l’objet en déplacement. Celui-ci doit donc être de nature ferromagnétique. L’intervalle entre la cible et la tête du capteur jouant le rôle d’un entrefer détermine la réluctance du circuit magnétique et par suite le flux traversant le secondaire et la tension à ses bornes, lorsque le primaire est alimenté. La tension aux bornes du secondaire, qui est le signal de mesure Vm, varie de façon non linéaire, selon la loi qui est sensiblement de la forme :

V m o = V m .1 / ( 2.5 + 2 a x ) 1

Où x est la distance du capteur à la cible Vmo dépend particulièrement de la perméabilité magnétique de la cible, de sa forme et de ses dimensions. Dans la plupart des cas le primaire et le secondaire sont constitués par une seule et même bobine. La grandeur qui varie avec la distance à la cible est alors l'inductance. Un circuit électronique permet de transformer cette inductance en grandeur électrique simple comme une tension électrique, image de la distance.

Ce type de capteurs trouve ses applications dans le domaine aéronautique. En effet sur les avions, la partie électromagnétique du capteur se trouve souvent à l'extérieur (train d'atterrissage, volets...) pendant que l'électronique de détection se trouve dans une partie protégé de l'avion, les deux étant reliés par des fils de liaison. Le principe à réluctance variable est relativement bien adapté à ce type d'application car relativement insensible aux longueurs des fils de liaison.

Capteur inductif à courants de Foucault

Les capteurs inductifs produisent à l'extrémité de leur tête de détection un champ magnétique oscillant. Lorsqu'un objet métallique pénètre dans ce champ, il y a perturbation de ce champ puis atténuation du champ oscillant.

Le champ magnétique émis à partir de la surface active du capteur est créé par un circuit (bobine) alimenté par une source de tension sinusoïdale dont la fréquence est limitée à quelques dizaines de kilohertz afin que soient réduites les pertes magnétiques par courant de Foucault ainsi que l’influence des capacités parasites. Si un objet métallique (cible) s’approche de la surface active, des courants de Foucault sont générés. D’après la loi de Lenz, ces courants s’opposent à la cause qui leur a donné naissance. Les pertes qui en résultent causent une baisse d’énergie dans le circuit oscillant et une atténuation des oscillations. Contrairement au capteur à réluctance variable qui n’est utilisable qu’avec des cibles ferromagnétique, le capteur à courants de Foucault est sensible à tout objet métallique.

Principales caractéristiques

Qualités

• Large bande passante
• Grande finesse due aux forces très faibles exercées sur la cible par le dispositif de mesure
• Fiabilité accrue puisqu’il n’y a pas de pièces mobiles susceptibles d’usure ou de jeu

Inconvénients

• Étendue de mesure faible, de l’ordre de la dizaine de mm
• Fonctionnement non linéaire
• Dépendance de leur réponse à la forme, les dimensions et la nature du matériau de la cible

On en déduit que l’étalonnage doit s’effectuer dans les conditions particulières de leur emploi. Ces capteurs procurent un isolement galvanique entre le circuit de mesure et la cible

Domaines d’application

• L'automatisme des lignes de fabrication (détection sans contact des pièces et machines en mouvement)
• La sécurité sur les avions (vérification de bon fonctionnement du train, fermeture des portes...)
• La mesure et l’asservissement de position
• Le contrôle dimensionnel
• L’étude, sans perturbation, du mouvement de dispositifs à faible inertie
• L’automobile : capteur ABS etc.

Capteur de proximité à effet Hall

Description

L'effet Hall se manifeste par l'apparition d'une différence de potentiel VH perpendiculairement aux lignes de courant d'un conducteur placé dans un champ d'induction BY. L'effet Hall est la conséquence de la force qui s'exerce sur les charges électriques en mouvement. Lorsqu'on approche un aimant de la plaquette, la différence de potentiel aux bornes de celle-ci augmente ; c'est ce signal qui est détecté.

Fonctionnement

Ce type de capteur de courant exploite l'effet Hall pour produire une tension qui est l'image exacte (avec un facteur de proportionnalité connu) du courant à mesurer ou à visualiser.

Unités et formules

Si un courant Io traverse un barreau en matériau conducteur ou semi-conducteur, et si un champ magnétique d'induction B est appliqué perpendiculairement au sens de passage du courant, une tension Vh, proportionnelle au champ magnétique et au courant Io, apparaît sur les faces latérales du barreau. Les électrons sont déviés par le champ magnétique, créant une différence de potentiel appelée tension de Hall .Le champ magnétique déforme la trajectoire des électrons car il engendre une force de Lorentz (e).

V h = K h ∗ B ∗ I o avec K h  : constante de Hall, qui dépend du matériau utilisé.

La Constante de Hall étant inversement proportionnelle à la densité des porteurs, la tension de Hall est beaucoup plus importante dans les semi-conducteurs que dans les métaux.

Avantages

• Un intérêt de ce type de capteur est de permettre des mesures de position ou de déplacement à travers une paroi non ferromagnétique séparant de la sonde l'objet support de l'aimant.
• La chute de tension introduite dans le montage est très faible : vS étant limitée à quelques volts la tension vP est inférieure à quelques mV.
• L'isolation galvanique entre la mesure et le circuit est un élément appréciable de sécurité et permet d'éliminer l'influence du mode commun sur la mesure.
• La bande passante est relativement large : du continu à couramment 100 kHz (500 kHz pour certains modèles), elle est souvent supérieure à celle du voltmètre mesurant la tension vM.

Inconvénients

Ce type de capteur est plus coûteux que le shunt et sa sensibilité aux champs magnétiques extérieures peut nécessiter quelques précautions.

Capteur de présence ou de proximité infra-rouge

Le capteur de proximité infra-rouge (capteur photoélectrique) se compose d'un émetteur de lumière associé à un récepteur. La détection d'un objet se fait par coupure ou variation d'un faisceau lumineux. Le signal est amplifié pour être exploité par la partie de commande. Les récepteurs ont comme élément de base des dispositifs sensibles au rayonnement infra-rouge ; on choisit la cellule photoconductrice pour expliquer le principe de fonctionnement de ces dispositifs.

La cellule photoconductrice

C’est un capteur résistif qui est caractérisé par l’influence du flux de rayonnement reçu sur la valeur de sa résistance. Associée à un conditionneur approprié, la cellule photoconductrice compte parmi les capteurs optiques les plus sensibles. Le phénomène physique qui est à la base de son emploi – la photoconduction – résulte d’un effet photoélectrique interne : libération dans le matériau de charges électriques sous l’influence de la lumière et donc augmentation de la conductance.

Un modèle simplifié est composée d’une plaque d’un semi-conducteur de volume V dopé d’atomes donneurs (P), tel que l’énergie des donneurs soit assez grande pour qu’à la température ambiante, et dans l’obscurité, la densité de donneurs ionisés par activation thermique soit faible. Quand le semi-conducteur est éclairé, les photons d’énergie supérieure à l’énergie d’ionisation des donneurs ionisent des donneurs, libérant des électrons qui s’ajoutent à ceux qui ont été libérés par excitation thermique. La conductance correspondante est σ = q ∗ μ ∗ n , q étant la valeur absolue de la charge de l'électron et µ sa mobilité. n est la densité des électrons à l'équilibre sous éclairement qui dépend du flux de rayonnement. Cette relation n'est pas linéaire.

Finalement, on arrive à une fonction pour Rcp (résistance de la cellule éclairée) :

R c p = a ∗ Φ − γ ,

avec :

• a dépendant en particulier du matériau, de la température et du spectre du rayonnement incident.
• γ ayant généralement des valeurs comprises entre 0,5 et 1.

La résistance d’obscurité Rco dépend de la forme géométrique et des dimensions de la plaque photoconductrice. Les propriétés de la cellule peuvent être convenablement traduites pas un schéma électrique équivalent où la résistance d’obscurité est placée en parallèle sur une résistance qui est déterminée par l’effet photoélectrique :

R c = R c o ∗ R c p / ( R c o + R c p )

Dans le cas habituel d’emploi Rcp << Rco, on a alors :

R c = R c p = a ∗ Φ − γ

La variation de la résistance en fonction du flux incident n’est pas linéaire : elle peut être linéarisée dans une plage de flux limité, à l’aide d’une résistance fixée en parallèle sur la cellule photoconductrice.

Intérêt

L'intérêt des cellules photoconductrices réside dans leur sensibilité élevés et dans la simplicité de leurs montages d’utilisation.

Inconvénients

• non-linéarité de la réponse en fonction du flux
• temps de réponse en général élevé et bande passante limitée.
• instabilité (vieillissement) des caractéristiques.
• sensibilité thermique.
• nécessité d'un refroidissement pour certains types de cellules.

Le télémètre

C'est avec la dernière configuration que sont fabriqués les capteurs de proximité et de distance les meilleur marché : les télémètre infra-rouge.

Les télémètres infra-rouge utilisent la triangulation et une rangée de petites cellules photoconductrices pour déterminer la distance et la présence d'obstacles dans leur angle de vue. Ces rangées de cellules photoélectriques sont en fait un PSD (Position Sensitive Device). Ils fonctionnent en émettant une courte pulsation de lumière infra-rouge qui rebondit sur un obstacle ou poursuit son chemin. Si l'onde est réfléchie vers le capteur dans un laps de temps donné, le capteur la perçoit et mesure l'angle entre l'émetteur, l'obstacle et le récepteur (sinon le capteur considère qu'il n'y a rien devant lui). L'angle varie suivant la distance à l'obstacle. La lentille de réception focalise l'onde retour, qui illumine ainsi une cellule de la rangée, ce qui détermine la distance de l'objet par trigonométrie.

Il y a différentes versions de ces télémètres, qui possèdent différentes plages de mesure, qui peuvent envoyer la mesure par une tension analogique ou par émission de 8bits série, ou bien qui signalent si un objet se trouve en dessous d'une distance donnée. On choisit un modèle, capable de mesurer une distance entre 4 et 30 cm, et qui la délivre par une sortie analogique et on obtient cette courbe qui montre la relation distance ↔tension de sortie. À cause de cette relation trigonométrique entre distance et angle, la sortie du capteur est non bijective, il faut donc se méfier tout particulièrement des objets à moins de 4 cm qui renvoient une information de distance pouvant être interprétée comme étant issue d'un objet beaucoup plus lointain.

Une autre façon de mesurer la distance entre le capteur et l'objet est la mesure par temps de vol. On mesure le temps de propagation de la lumière entre le capteur et la cible. L'intérêt est d'avoir une information directement analogique.

Systèmes mécaniques

La combinaison d'informations reçues de plusieurs détecteur mécaniques de position (ex : contact déclenché par le poids d'un objet ou d'un corps) peut aussi donner une information sur son mouvement.

Notes et références

• la technologie utilisée permet d'automatiquement adapter l'intensité de l'éclairage à la position et à la vitesse de l'usager d'une route ; en passant très rapidement de 10 % (en veille), à 100 % de l'intensité totale du luminaire (ou à 50 % selon les horaires).

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes

• techniques-ingenieur [archive]

Bibliographie

• Georges Asch, Les capteurs en instrumentation industrielle
• Enayeh Omar et Hoang Thi Minh Nguyet, 10 janvier 2006, projet de recherche documentaire, université Pierre et Marie Curie Paris

• Portail de l’électricité et de l’électronique

Caméra à détection de mouvement

 

Ces appareils sont conçus pour être le plus indétectables possible. Ils ne doivent pas émettre de lumière ni de bruit sous peine d'être facilement repérés.

Dans la journée, le capteur numérique de l'appareil de prise de vue exploite la lumière du jour. De nuit, il exploite le rayonnement de diodes (DEL) dans une gamme non visible par l'homme et par la faune, ce qui rend l'appareil complètement indétectable.

Les caméras utilisées pour la photographie de la faune sont des objets de petite taille (la taille d'un appareil photo conventionnel) et sont fréquemment dotées d'un revêtement mimétique les rendant difficiles à trouver dans un environnement naturel.

Destinées à servir en plein air, ces caméras sont résistantes aux conditions d'utilisation parfois extrêmes. Elles doivent ainsi être étanches à la pluie et aux poussières (habituellement IP 65 ou 66), résistantes aux chocs et à des variations de température souvent comprises entre −20 et +50 °C.

Les caméras reçoivent une carte photographique numérique sur laquelle sont stockées les images sous forme de fichiers.

Programmation

Ces caméras peuvent être programmées pour prendre des photos et vidéos dès lors que leurs capteurs s'activent. Les modèles les plus rapides sont équipés d'un unique capteur de mouvement central. D'autres, beaucoup plus lents, sont équipés de deux ou trois capteurs permettant à l'appareil de sortir de sa veille et avoir ainsi le temps de réaction nécessaire pour prendre le sujet en photo dans son champ de vision (un seul capteur central sur de tels modèles très lents entrainerait un déclenchement trop tardif pour prendre le sujet en photo, celui-ci étant déjà sorti du champ au moment du déclenchement photographique).

Observation de la faune

Les modèles prévus spécifiquement pour l'observation animale sont petits et légers ce qui les rend facilement transportables, et difficilement détectables par exemple par un promeneur. Ils disposent d'une autonomie énergétique pouvant aller jusqu'à plusieurs mois, afin d'offrir de longues périodes de fonctionnement nécessaires pour des espèces à très faible densité, en évitant le dérangement qui serait provoqué par des interventions trop fréquentes sur l'appareil. Pour obtenir une autonomie encore plus importante, certains modèles sont munis d'une connexion à une batterie extérieure ou à un système autonome intégral d'alimentation comprenant une batterie et un panneau solaire rechargeant celle-ci.

Temps réel

Certains modèles de caméra à détecteur de mouvement sont reliés au réseau de téléphonie mobile (GSM ou 4G). D'autres peuvent communiquer en Wi-Fi ou en Bluetooth mais sur de courtes distances. L'utilisateur peut ainsi consulter à distance les prises de vue réalisées.

Détecteur de mensonge

 

Un détecteur de mensonge(s), ou polygraphe, est un ensemble d'appareils qui mesurent les réactions psychophysiologiques d'un individu lorsqu'il est interrogé, afin de déterminer s'il dit la vérité ou s'il ment¹. Le postulat selon lequel est censé fonctionner le polygraphe est que le fait de mentir provoque une réaction émotionnelle et s'accompagne donc de manifestations psychophysiologiques mesurables. Par exemple, le stress engendré par le mensonge augmenterait la transpiration et donc la conductance cutanée.

Histoire

L'idée d'utiliser les modifications physiologiques pour détecter qu'un individu est en train de mentir est loin d'être nouvelle : au Moyen Âge, les juges faisaient avaler de la farine aux accusés pour identifier ceux dont la bouche s'asséchait, censés être des menteurs² (cette technique était déjà utilisée depuis plus de 2 000 ans en Chine où la farine était remplacée par des grains de riz³).

L'utilisation de méthodes scientifiques pour la conception de détecteurs de mensonge remonte au XIX^e siècle, notamment avec les travaux de Cesare Lombroso qui inventa en 1885 un détecteur de mensonge qui mesurait la pression sanguine^4,5. Dès le début du XX^e siècle, les appareils médicaux de mesure de pression artérielle sont améliorés et sont ensuite associés aux instruments de mesure de la fréquence respiratoire pour compléter l'instrument policier d'interrogatoire. La mesure par galvanomètre de la résistance électrique de la peau liée à la sudation y est ajoutée dans la fin des années 1930.

Dans les années suivant la Seconde Guerre mondiale aux États-Unis, la méthode de détection est faite avec un questionnement amélioré par des questions test d'échelonnage à la pratique culturelle ou apprise par l'individu du mensonge. Dans les années 1960, dans les pays concernés, les résultats sont utilisés selon une méthode standard d'évaluation.

Au cours des années 1980, aux États-Unis des recherches ont été faites pour améliorer le système avec des moyens informatiques de traitement des données reçues.

Une variante simplifiée du polygraphe, dénommée électromètre, et mesurant uniquement la résistance électrique de la peau en fonction de la sudation tient un rôle important dans le cursus d'initiation des adeptes de l'église de scientologie⁶. Les débats du procès intenté à l'église de scientologie en 2009 ont mis en lumière une efficacité pour le moins douteuse et alimenté les soupçons d'escroquerie, l'appareil, facturé une forte somme (5000€ en 2009) aux impétrants, n'étant pas plus efficace qu'un simple ohmmètre vendu quelques dizaines d'euros dans un magasin de bricolage⁷.

Anecdotiquement, dans le film policier Suivez cet homme de Georges Lampin, le commissaire Basquier teste en vain lors d'un interrogatoire de suspects, un détecteur de mensonge improvisé : un sphygmomanomètre (tensiomètre).

Description

Les principaux paramètres exploités par les détecteurs de mensonges contemporains sont : la fréquence cardiaque, la conductance cutanée, la fréquence respiratoire, la température corporelle, la pression sanguine et le diamètre pupillaire⁸.

L'intérêt de mesurer plusieurs paramètres (d'où le préfixe poly- dans polygraphe) tient du fait qu'en l'état actuel des connaissances, il n'existe pas de relation univoque entre réponse physiologique et émotion sous-jacente. Par exemple, un ralentissement du rythme cardiaque s'observe à la fois quand un individu est dégoûté ou quand il est heureux car dans ces deux cas, il s'agit d'une activation du système autonome parasympathique. De plus, d'un individu à l'autre, voire chez un même individu, en fonction du contexte, les réponses physiologiques à une même émotion peuvent différer : la peur déclenche en général une augmentation de la conductance cutanée mais l'amplitude et la dynamique de cette réponse peuvent être variables. On voit donc la difficulté qu'il y a à passer non seulement, de la physiologie à l'émotion, mais encore de l'émotion au mensonge car il n'est pas non plus évident que le fait de mentir se traduise en une réponse émotionnelle systématique et qui soit la même chez tous les individus.

Fiabilité

Depuis son origine, la fiabilité des détecteurs de mensonge a été vivement critiquée. Les critiques affirment que certains individus très entraînés pourraient passer outre grâce à une grande maîtrise d'eux-mêmes, alors que des individus très émotifs impressionnés par la procédure pourraient être identifiés à tort comme menteurs. Les polygraphistes^[Qui ?] objectent que ces préjugés ne reposent que sur la méconnaissance totale du fonctionnement du polygraphe.

Il existe des exemples de détenus et experts⁹ ayant trompé l'appareil. Parmi les techniques les plus basiques, l'introduction d'une punaise dans la chaussure sur laquelle on appuie au moment de répondre, ce qui modifierait les réactions corporelles¹⁰. À part cela, tout dépend de la conviction de la personne qui passe le test en la fiabilité de la méthode. Ainsi, si elle pense que le détecteur ne fonctionne pas vraiment et qu’elle n’a rien à craindre, les réponses physiologiques de l'organisme seront moindres voire inexistantes¹¹. Le cas d'Aldrich Ames, un officier de la CIA arrêté en 1994 pour faits d'espionnage au bénéfice de la Russie et de l'ancienne Union soviétique est assez caractéristique : l'espion le plus célèbre dans l'histoire du renseignement américain avait passé plusieurs fois avec succès le test du polygraphe sans être démasqué. Ses contacts en URSS lui auraient simplement conseillé d'être « détendu », et de garder en toutes circonstances une humeur égale³.

D'autres techniques visant le même but existent : mesure des tremblements dans la voix, visualisation des mouvements du corps, détection de micro-expressions sur le visage trahissant des émotions, voire plus récemment imagerie fonctionnelle de l'activité du cerveau pour identifier de potentielles « aires cérébrales du mensonge. » Ces méthodes n'ont pas fait la preuve de leur fiabilité.

L’interprétation personnelle du polygraphiste (et donc sa neutralité dans la procédure en cours) peut également être remise en cause, rendant ainsi les résultats du détecteur de mensonges peu fiables, comme l'a souligné un jugement de la Cour suprême du Canada en 1978¹².

Dans la plupart des États, notamment aux États-Unis, il ne peut être imposé au prévenu³, mais le refus de s'y soumettre constitue un moyen de pression exercé par les enquêteurs contre ce dernier afin qu'il « passe aux aveux » : selon eux, si un suspect refuse de passer au détecteur de mensonge (qu'ils considèrent comme infaillible), c'est qu'il a quelque chose à se reprocher.

Valeur légale par pays

Belgique

En Belgique, où il est utilisé comme méthode d'interrogatoire depuis 2001, il représente seulement une indication pour les enquêteurs et le magistrat, mais n'a pas plus de valeur légale¹³. Depuis un arrêt de la Cour de Cassation en 2006, il revient au juge de fond ou au jury d'assises de décider de la valeur qu'il accordera au résultat du test polygraphique lors d'un éventuel jugement.

Canada

Au Canada, il ne peut avoir de valeur légale qu'en matière civile¹⁴.

États-Unis

Aux États-Unis, il est utilisé par la plupart des services de police dans tout type d'affaires (civiles ou criminelles). Le FBI en fait même un usage intensif, allant jusqu'à l'exploiter dans le cadre du recrutement de ses personnels. Cependant, depuis un arrêt de la Cour suprême en 1998, les résultats obtenus par le test polygraphique ne sont généralement plus admissibles devant les tribunaux³. En effet, la cour statuait que seul un jury était habilité à juger de la crédibilité des déclarations d'un accusé : « Par nature, la preuve par le polygraphe peut diminuer le rôle du jury dans la recherche de la crédibilité […] l’aura d’infaillibilité entourant le polygraphe peut conduire les jurés à abandonner leur devoir de s’assurer de la crédibilité et de la culpabilité »¹².

France

En France, le détecteur de mensonge n'a pas valeur de preuve auprès des tribunaux et n'est donc pas utilisé lors des interrogatoires.

Suisse

En Suisse, la jurisprudence du Tribunal fédéral interdit l'utilisation d'un détecteur de mensonge (polygraphe)¹⁵.

Notes et références

• (fr) « La prospérité » [archive], sur Radio Canada (consulté le 15 juin 2013).
• Pascal Neveu, Mentir pour mieux vivre ensemble, 2012, 141 p. (ISBN 978-2-8098-0672-4 et 2-8098-0672-1, lire en ligne [archive]).
• Franck Daninos, « Peut-on croire le détecteur de mensonges? », L'Histoire, n°319 , avril 2007, p. 25  [archive].
• (fr) « L'HISTOIRE DE LA POLYGRAPHIE » [archive], sur polygraphia.ca (consulté le 19 septembre 2017).
• (en) « Brief History of the Polygraph » [archive], sur home.total.net (consulté le 19 septembre 2017).
• « L'électromètre des scientologues: des pensées bien légères », Sciences et Avenir,‎ 15 décembre 2011 (lire en ligne [archive], consulté le 22 décembre 2018).
• « «L'électromètre» au cœurdu procès de Scientologie » [archive], sur FIGARO, 3 juin 2009 (consulté le 22 décembre 2018)
• (en) J P Rosenfeld, « Alternative Views of Bashore and Rapp's (1993) alternatives to traditional polygraphy: a critique », Psychological Bulletin,‎ 1995.
• « lapresse.ca/le-soleil/actualit… »^{(Archive.org • Wikiwix • Archive.is • http://www.lapresse.ca/le-soleil/actualites/justice-et-faits-divers/201101/12/01-4359571-lhomme-qui-a-dejoue-le-polygraphe.php" rel="nofollow" class="external text">Google • Que faire ?)}.
• http://archives.radio-canada.ca/sciences_technologies/sciences_appliquees/clips/12567/ [archive]
• « bodyneverlies.net/comment-fonc… »^{(Archive.org • Wikiwix • Archive.is • http://bodyneverlies.net/comment-fonctionne-un-detecteur-de-mensonges/" rel="nofollow" class="external text">Google • Que faire ?)}.
• Polygraphe menteur - Les méfaits du polygraphe dénoncés par des scientifiques américains. [archive].
• Le détecteur de mensonges est-il fiable ? [archive] - article du 11 juin 2012 sur le site de la RTBF.
• L'examen polygraphique et son résultat, sont-ils admissibles comme preuve dans les cours de justice au Canada? [archive] - site de John Galianos, premier polygraphiste du Québec.

Voir aussi

Articles connexes

• Sérum de vérité

Liens externes

• Extrait de l’ouvrage de François GORPHE : « L’appréciation des preuves en justice »(éd. Sirey, Paris 19 [archive] sur http://ledroitcriminel.fr [archive]
• Lie detector (montage) [archive]

• Portail du droit
• Portail de la sécurité civile
• Portail de la criminologie

Articles connexes

• Piège photographique
• Détecteur de mouvement

• Portail de la photographie
• Portail des technologies

• Détecteur de pluie

   
   
   

   

  Détecteur de pluie

  

  Détecteur contrôlant la fermeture automatique de la capote d'un cabriolet.

  Présentation

  Type	Capteur

  modifier - modifier le code - modifier Wikidata

  Un détecteur de pluie, ou sonde de pluie, est un dispositif de commutation électronique activé par la pluie permettant de déclencher ou d'arrêter un appareil tel qu'un système d'irrigation ou des essuie-glaces¹. Ce n'est pas un appareil de mesure des précipitations, ce qui est la vocation des pluviomètres pourtant parfois convertis en détecteurs.

  Utilisations

  Il existe deux applications principales pour ces capteurs :

  • le premier est un dispositif de conservation d'eau connecté à un système d'irrigation automatique qui provoque l'arrêt du système à partir d'une certaine quantité ou intensité de pluie ;
  • le second est un dispositif utilisé pour protéger l'intérieur d'une automobile de la pluie par fermeture automatique du toit ouvrant et déclenchement des essuie-glaces.

  Il peut être aussi utilisé pour déclencher une soufflerie en cas de pluie tombant vers le cornet d'alimentation d'une antenne de communication par satellite pour éliminer les gouttelettes d'eau de son couvercle en mylar qui maintient de l'air sous pression et sec à l'intérieur du guide d'ondes.

  Certains capteurs de pluie pour l'irrigation contiennent également un capteur de température pour empêcher le fonctionnement aux températures inférieures au point de congélation, en particulier lorsque les systèmes d'irrigation sont encore utilisés pendant l'hiver, ainsi que parfois un « capteur de vent ».

  Types

  Électromécanique

  Certains capteurs d'irrigation utilisent des augets basculants, comme les pluviomètres. Dans celui-ci, un collecteur de pluie la dirige vers une sorte de petite balançoire tape-cul formée de deux réceptacles métalliques de petite taille de part et d’autre d’un axe horizontal. Lorsque l'auget horizontal est plein, il bascule vers le bas et c'est l'autre qui devient horizontal. Tant qu'il pleut, ce mouvement de va-et-vient actionne un interrupteur qui fait cesser l'arrosage². Contrairement à un pluviomètre, ce n'est pas l'accumulation totale de pluie qui est recherchée mais le taux instantané ou l'atteinte d'un seuil.

  Des sondes à variation de conductance électrique sont un autre mécanisme électromécanique de détection des précipitations.

  Hygroscopique

  Les détecteurs de pluie les plus simples utilisent des disques hygroscopiques qui gonflent en présence de pluie et se rétractent à nouveau en séchant³. Un interrupteur électrique est actionné ou libéré par le mouvement d'une pile de ces disques et le taux de séchage est généralement ajusté en contrôlant la ventilation de la pile ce qui permet de calibrer le seuil de déclenchement du système.

  Optique

  

   
  Diagramme montrant l'opération d'un détecteur optique de pluie : trajet du faisceau lumineux de l'émetteur 1 au récepteur 2 par temps sec en haut et par pluie en bas.

  Les détecteurs modernes les plus courants sont basés sur le principe de la réflexion interne totale⁴. À tout moment, une lumière infrarouge est diffusée à un angle de 45 degrés vers le verre fermant le capteur depuis l'intérieur⁴. Si le verre est sec, l'angle critique de réfraction interne totale est d'environ 42°. Cette valeur est obtenue avec la formule de réfraction interne totale :

  sin ⁡ ( θ c ) = n 1 n 2

  où n 1 = 1 est la valeur approximative de l'indice de réfraction de l'air pour l'infrarouge⁵ et n 2 = 1.5 est la valeur approximative de l'indice de réfraction du verre, également pour l'infrarouge⁶. Dans ce cas, comme l'angle d'incidence de la lumière est de 45°, toute la lumière est réfléchie et le détecteur reçoit une intensité maximale.

  Lorsque le verre est mouillé, l'angle critique passe à environ 60° car l'indice de réfraction de l'eau est supérieur à celle de l'air ( n 1 = 1.3 ⁷). Parce que l'angle incident est de 45°, la réflexion interne totale n'est pas obtenue⁴. Une partie du faisceau lumineux traverse le verre et l'intensité de la réflexion est plus faible ce qui signale au système qu'il pleut. Ceci déclenche alors un interrupteur qui interrompt l'irrigation, déclenche les essuie-glaces ou enclenche la soufflerie de l'antenne de communication selon le cas.

  Note

   

  Références

  • Bureau de la traduction, « Détecteur de pluie » [archive], TERMIUM Plus, Gouvernement du Canada, 20 mars 2020 (consulté le 21 mars 2020).
  • « Pluviomètre à auget basculeur TBRG », Terminologie, CRIACC (consulté le 1^er décembre 2012)
  • « Sonde de pluie MINI-CLIK de Hunter » [archive], sur www.pompes-direct.com, Pompes Direct, 2020 (consulté le 22 mars 2020).
  • M. Martin, « Construire un détecteur de pluie » [archive], Bricolages, sur www.yoctopuce.com, 4 juillet 2013
  • (en) « Optical constants of Air » [archive], Refractive index database, sur refractiveindex.info (consulté le 21 mars 2020).
  • (en) D. Y. Smith et W. Karstens, « Refractive index of glass and its dispersion for visible light : Conference Series », Journal of Physics, vol. 249,‎ 2010, p. 012034 (DOI 10.1088/1742-6596/249/1/012034).
  7. (en) « Refractive index of water » [archive], sur www.philiplaven.com (consulté le 21 mars 2020).

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  • Détecteur de foudre

     
     
     

     

    

    Pour les articles homonymes, voir détecteur.

    

     
    Détecteur de foudre au Centre spatial Kennedy de Floride.

    Un détecteur de foudre est un appareil qui permet de capter l'onde électromagnétique des parasites atmosphériques générés par un éclair provenant d'un orage. Les détecteurs de foudre sont utilisés par les services météorologiques, comme le Service météorologique du Canada, Météo-France et le National Weather Service américain, pour suivre les orages et prévenir les populations de leur arrivée. Différentes autres organisations comme celles pour la prévention des feux de forêts, le transport électrique, la fabrication de matériel explosif et l'industrie du transport aérien se fient à ces appareils pour coordonner leurs opérations.

    Types et principes de détection

    Il existe différents systèmes de détection de la foudre :

    Moulin à champ

    

     
    Moulin à champ au Centre spatial Kennedy de Floride

    Un moulin à champ est un instrument de mesure d'un champ électrique statique. En météorologie, cet instrument permet, grâce à l’analyse du champ électrostatique au-dessus de lui, de signaler la présence d'un nuage électriquement chargé traduisant l'imminence de la foudre. Le principe consiste à mesurer la tension alternative créée sur une électrode alternativement masquée et exposée au champ à mesurer¹.

    Un exemple de réseau de moulins à champ se retrouve au Centre spatial Kennedy de Floride. Trente-et-un de ces appareils sont disséminés autour du centre et à la base de lancement de Cap Canaveral pour détecter la formation de conditions favorables au déclenchement de foudre. Les données sont utilisées par les météorologues chargés de la prévision du temps pour le programme spatial des États-Unis lors de lancement d'engins spatiaux².

    Antennes directionnelles

    Les détecteurs de foudre les plus sophistiqués³ comportent une antenne à plateau horizontal et deux antennes en boucle placées orthogonalement (à 90 degrés l'une de l'autre) dans la verticale. Un magnétogoniomètre détecte le champ électromagnétique émis par le coup de foudre, ce champ induisant un courant dans les boucles. Il y a un rapport entre la tension de ce signal et l'amplitude du champ magnétique qui équivaut au cosinus de l'angle entre l'antenne en boucle et la direction du coup de foudre.

    Une comparaison entre les amplitudes des signaux dans les deux boucles permet de déterminer l'axe direction de l'éclair. Il reste cependant une incertitude sur la direction car un cosinus de X et de (X + 180) degrés donne le même résultat : on sait dans quel axe vient la foudre mais pas encore de quelle direction. Pour résoudre cela, l'appareil utilise la donnée de l'antenne à plateau horizontal.

    Ce système peut distinguer entre les décharges nuage-sol et les autres formes de foudre ou de l'interférence par la signature électromagnétique. En effet, l'éclair atteignant le sol produit une impulsion électrique soudaine très caractéristique.

    Pour découvrir la position de l'éclair, il faut ensuite trouver la distance à l'antenne réceptrice. Il existe deux façons:

    • Réseau d’antennes réceptrices⁴ : par triangulation des directions et des temps d'arrivée d'un signal à au moins trois antennes, on peut déduire la position. Trois antennes sont nécessaires puisque la foudre n'est pas un signal ponctuel mais provient de n'importe quel point entre le début et la fin de l'éclair. Deux antennes peuvent donc noter des directions d'origines différentes et une troisième antenne est nécessaire pour confirmer la provenance à l'intérieur d'un rayon de résolution donné.
    • Système à antenne unique et qui peut être mobile : on trouve ensuite la distance par l’analyse de la fréquence et de l’amplitude du signal.

    Par satellite

    La détection de la foudre par satellite artificiel s'effectue en balayant la zone de vision pour la détection des flashs lumineux produits par les orages. On utilise pour cela des satellites géostationnaires comme les GOES et METEOSAT qui se situent à environ 36 000 km de la Terre⁵. À cette distance, on peut négliger l'épaisseur de l'atmosphère et la position peut être déduite en latitude et longitude directement. Il faut cependant faire attention à la parallaxe introduite en allant vers les pôles.

    Limitations

    Réseaux

    

     
    Antennes faisant partie d'un réseau de détection de la foudre en Chine. Ce réseau peut détecter les éclairs en trois dimensions dans les orages

    La foudre ne se produit pas en un point unique mais passe d'un point à l'autre dans le nuage, ou entre nuages, ou même entre un nuage et le sol. Le signal électromagnétique émis peut provenir de n'importe où le long de ce trajet. Une antenne peut noter la direction du début de l'éclair et une seconde la fin de celle-ci ce qui veut dire que les lignes de triangulation ne se rejoindront jamais ou au mauvais endroit. De plus, on a rarement un seul éclair lors d'orages et des éclairs voisins mais émis à des temps légèrement différents peuvent être pris pour le même éclair avec seulement la direction obtenue par deux antennes.

    Pour qu'une donnée soit acceptée, il faut donc qu'au moins trois antennes puissent en faire la triangulation à l'intérieur d'une marge d'erreur donnée⁶. La distance, elle, se calcule par le temps coordonné d'arrivée du signal électromagnétique, et non du son, entre les trois antennes. En effet, on connaît la vitesse de la lumière à laquelle se déplace le signal et en remontant dans la direction d'où les trois antennes notent le signal, on doit arriver à un même temps d'émission au point de croisement (plus ou moins la résolution). Les réseaux de surface donnent des indications en continu sur la position de la foudre avec une résolution de 1 km ou moins, par exemple le réseau français a une résolution de 100 mètres^7,8.

    Dans le cas d'un coup de foudre nuage-sol, cela est relativement aisé puisque la distance latérale parcourue par l'éclair est peu importante. Cependant, dans le cas d'éclairs entre nuages, une antenne peut déterminer la direction comme étant celle du nuage source alors que les autres donneront la direction vers le nuage récepteur ou quelque part d'autre le long de la trajectoire de l'éclair. La distance entre ces deux nuages pouvant être hors de la marge d'erreur, la donnée sera souvent rejetée. On estime à seulement 10 % la quantité d'éclairs nuage-nuage pour lesquels le problème est résolu ce qui diminue l'efficacité des réseaux de détection de surface. Comme ce type d'éclair est très prévalent au début de l'orage, l'utilisateur va donc avoir notification de la formation d'un orage en retard.

    Antenne unique

    Les détecteurs de foudre à antenne unique vont capter tous les éclairs et leur donner une position. Cependant, ce type de système part avec l'hypothèse d'une relation entre la fréquence et la diminution de l'amplitude du signal radio avec la distance de l'émetteur pour en tirer la distance à l'antenne. Or, la foudre ne suit pas nécessairement ce standard. La direction sera bonne mais l'erreur de position peut être grande. De plus, un faible signal près de l'antenne peut être interprété comme un fort signal beaucoup plus loin (et vice versa).

    Satellite

    Le satellite peut noter plus exactement la position des éclairs et ne souffre pas du problème de discrimination de la source de la foudre étant un capteur unique. La NASA estime à 95 % son taux d'efficacité. Cependant, ses capteurs doivent effectuer un balayage complet du champ de vision avant d'envoyer l'information à un relais terrestre. Les données ne sont donc disponibles que toutes les 5 ou 10 minutes. Certains utilisateurs ne peuvent accepter ce genre de délai.

    Détecteur de foudre et radar météorologique

    

     
    Cycle de vie d'un orage avec les réflectivités simulées d'un radar météorologique en couleur
    

     
    Distribution des charges électriques et de la foudre dans et autour d'un orage.

    Les détecteurs de foudre sont utilisés en conjonction avec les radars météorologiques pour détecter la formation, la position et le potentiel de menace des orages. L'image de droite montre le cycle de formation d'un cumulonimbus :

    • L'air instable subit la poussée d'Archimède
    • La vapeur d'eau contenue dans l'air se condense en gouttelettes de nuages puis en précipitations
    • Lorsque le point des précipitations est plus grand que ce que le courant ascendant ne peut soutenir, la pluie tombe et produit un courant d'air descendant.

    Les radars météorologiques peuvent suivre l'évolution des précipitations en altitude et près du sol mais ne peuvent dire s'il y a eu présence de foudre. Le détecteur de foudre va donner cette indication. La foudre va également se produire entre l'enclume et le sol à l'avant de l'orage (seconde image), là où le radar ne voit pas de précipitations, le détecteur de foudre pourra donner cette information. Finalement, selon la longueur d'onde utilisée, le signal reçu par le radar météorologique peut être atténué par de fortes précipitations et des orages situés derrière cette pluie risquent d'être masqués. Le détecteur de foudre étant moins affecté par cela, il servira de système de détection indépendant.

    Les patrons d'évolution des réflectivités et des coups de foudre vont donner des indications aux météorologistes sur la structure de l'orage, sur son intensité et sur son potentiel de temps violent : grêle, tornades, rafales descendantes et pluies torrentielles.

    Pour l'aviation, l'utilisation de détecteurs de foudre à bord des appareils permet d'éviter les orages. Les appareils de ligne sont généralement munis de radars météorologiques en plus de ces détecteurs.

     

    Notes et références

    • Organisation météorologique mondiale, « Moulin à champ » [archive], EUMETCAL (consulté le 18 juin 2016).
    • (en) « KSC Electric Field Mill Network » [archive], sur NASA MSFC (consulté le 18 juin 2016).
    • « Réponses aux questions fréquemment posées sur la foudre : la détection de la foudre », Foire aux questions, Ressources naturelles Canada, 5 juillet 2006 (consulté le 18 juin 2016).
    • « Un réseau pour localiser la foudre », Environnement Canada, 9 décembre 2002 (version du 2 novembre 2004 sur Internet Archive).
    • (en) Global Hydrology and Climate Center, « Optical Transient Detector » [archive], Lightning and Atmospheric Electricity Research at th GHCC, NASA, 2011 (consulté le 13 août 2011)
    • « Fonctionnement » [archive], Le réseau de détection, Météorage, 2016 (consulté le 18 juin 2016).
    • « Le réseau de détection de la foudre » [archive], Météo-France (consulté le 18 juin 2016).
    8. « Performances du réseau de détection foudre » [archive], Le réseau de détection, Météorage, 2016 (consulté le 18 juin 2016).

    Voir aussi

    Sur les autres projets Wikimedia :

    • Détecteur de foudre, sur Wikimedia Commons

    Liens internes

    • Parasite atmosphérique
    • Très basse fréquence (VLF)

    Liens externes

    • Détection de la foudre par le réseau professionnel Météorage [archive]
    • Détection de la foudre mondiale par le réseau amateur Blitzortung [archive]
    • Données récentes du réseau de détection de foudre en Amérique du Nord [archive] d'Environnement Canada
    • (en) Lightning origin and research on detection from space [archive] de la NASA

    [masquer] v · m Instruments de mesure météorologiques
    Surface/en mer	Abri Stevenson Anémomètre Anémo-cinémographe Anémomètre de Daloz LLWAS Évaporomètre Bac d'évaporation Baromètre et barographe Baromètre à sangsues Baromètre de FitzRoy Bouée météorologique Bouée Soul Capteur de gouttelettes (disdromètre) Capsule de Vidie Conimètre Cryopédomètre Détecteur d’occurrence de précipitations Diffusomètre optique Drosomètre Girouette Héliographe Héliographe de Campbell-Stokes Hygromètre et Cellule à point de rosée Indicateur d'accumulation de glace Lysimètre Manche à air Météorographe Navire météorologique Nivomètre Nivôse Pluviomètre/Pluviographe Radiomètre Actinomètre Pyranomètre Pyrradiomètre Pyrgéomètre Pyrhéliomètre Radiomètre différentiel Scintillomètre Table à neige Thermo-hygrographe Thermo-hygromètre Thermomètre Thermomètre à bilame Thermomètre à minimum et maximum Transmissiomètre WFL-26
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    Glossaire de la météorologie

    • Portail de la météorologie

    • Détecteur de rayons X

       
       
       

       

      Les détecteurs de rayons X sont des dispositifs capables de détecter la présence de rayons X. La technologie de détection des rayons X a fortement progressé depuis leur découverte, passant du simple film photographique à des dispositifs électroniques pouvant donner le flux de rayons X et leur énergie.

      Principe

      Les rayons X sont des rayonnements ionisants : ils éjectent des électrons de la matière par effet photoélectrique ou effet Compton. C'est ce phénomène qui est utilisé pour la détection.

      Tout d'abord, en interagissant avec certaines substances, la création d'ions par les rayons X peut amorcer des réactions chimiques. Ce phénomène est utilisé par les films photographiques. L'ionisation peut aussi provoquer une émission lumineuse par fluorescence, comme dans le cas des écrans fluorescents et des scintillateurs. La présence de charge dans la matière, qu'elle soit gazeuse ou solide, génère un courant électrique qui peut être détecté ; c'est le principe de la plupart des détecteurs à impulsion.

      Les détecteurs peuvent répondre à trois questions :

      • la position du photon détecté ;
      • le dénombrement des photons ;
      • et l'évaluation de leur énergie.

      Le nombre d'électrons éjectés par seconde est proportionnel au flux de photons.

      De manière générale, la détection est perturbée par le phénomène d'absorption, décrite par la loi de Beer-Lambert. Les photons peuvent être absorbés sur leur trajet entre la source et le détecteur. Ils peuvent notamment être absorbés par la fenêtre du détecteur (écran protégeant le détecteur de l'environnement). Par contre, le matériau sensible aux rayons X doit au contraire être le plus absorbant possible, afin de détecter le plus de photons possibles.

      Discrimination en énergie

      Certains détecteurs permettent de déterminer l'énergie des photons X

      • détecteurs non discriminants en énergie : film photographique, écran fluorescent ;
      • détecteurs discriminants en énergie : compteur proportionnel à gaz, scintillateur, détecteur à semi-conducteur.

      La possibilité de déterminer l'énergie permet d'obtenir un spectre, mais permet aussi de filtrer une plage d'énergie donnée et donc d'améliorer le rapport signal sur bruit. Par exemple :

      • en diffractométrie, on ne s'intéresse qu'à une seule longueur d'onde ; le fait de pouvoir filtrer permet d'éliminer les signaux parasites (raie Kβ, ordres de diffraction supérieurs à 1, fluorescence de l'échantillon) ;
      • en spectrométrie,
        • l'analyse dispersive en énergie (EDS) utilise directement cette possibilité,
        • en analyse dispersive en longueur d'onde (WDS), la discrimination permet d'éliminer les ordres de diffraction supérieurs à 1, et de réduire la superposition des pics : si deux raies ont des énergies proches, elle auront aussi des angles de diffraction proches (pour un même cristal analyseur), la discrimination en énergie permet donc de n'avoir que les photons d'une seule raie pour former chaque pic.

      Seuls les détecteurs à semi-conducteur (détecteurs « solides ») sont suffisamment discriminants pour pouvoir faire une analyse dispersive en énergie.

      Problème du comptage

      Les détecteurs modernes — compteur proportionnel à gaz, scintillateur, détecteur semi-conducteur — génèrent des impulsions électriques qui sont ensuite amplifiées, détectées et comptées par l'électronique. Chaque impulsion détectée est appelée « coup ». Ce qui intéresse l'utilisateur, c'est de connaître le flux de photons, donc d'avoir un nombre de coups proportionnel au nombre de photons :

      I = k × φ

      avec :

      • I : taux de comptage (intensité du signal), en coups par seconde ;
      • φ : flux de photons (nombre de photons passant par la fenêtre du détecteur par seconde) ;
      • k : rendement, efficacité du détecteur.

      Temps mort

      Le passage d'un photon génère une série d'ionisations. Tant que le détecteur est dans cet état « excité », le passage d'un deuxième photon n'est pas détecté, il faut attendre que suffisamment d'atomes soient revenus dans leur état fondamental. Ce temps de latence est appelé « temps mort ». Si le flux de photons est trop important, donc si l'intensité du signal est élevée, le détecteur va « perdre » des impulsions, donc le nombre de coups n'est plus proportionnel au flux de photons.

      Concrètement, les détecteurs à impulsions sont polarisés par une haute tension. Si la haute tension est basse, on a un temps mort faible, ce qui permet de mesurer des intensités élevées, mais la discrimination en énergie est faible, et le détecteur n'est pas sensible aux photons de basse énergie. Si l'on augmente la haute tension, on améliore la discrimination mais aussi le temps mort.

      La non-linéarité aux fortes intensités peut se compenser par un traitement subséquent, tant que l'on ne sature pas le détecteur.

      Impulsions simultanées

      

       
      Confusion entre le cas de deux photons simultanés arrivant de manière symétrique (gauche) et deux photons successifs arrivent au milieu (droite).

      Certains détecteurs font une acquisition sur un angle solide important et permettent de déterminer la position d'arrivée du détecteur : détecteurs linéaire et surfaciques. On parle de détecteur multicanal, ou PSD (position sensitive detector). Lorsque deux photons frappent le détecteur à deux endroits différents, celui-ci doit être capable de les distinguer. Le problème se pose pour les détecteurs à ligne à retard et les détecteurs surfaciques (chambres à fils, détecteurs à électrodes collectrices en bande comme le détecteur X'Celerator de Philips).

      Considérons un détecteur à un fil collecteur. Si le photon arrive à une abscisse x, une impulsion est détectée à chaque extrémité ; la différence de temps entre ces impulsions indique la position x. Si maintenant deux photons arrivent simultanément à des positions symétriques, on obtient une situation similaire à deux photons successifs qui frapperaient le centre du fil. Ce phénomène est appelé « empilement » (pile up).

      C'est la forme de l'impulsion qui permet de démêler ces situations : plus une impulsion voyage longtemps dans le fil, plus elle est étalée. On peut ainsi corréler la distance et la largeur du pic.

      Enfin, si deux photons arrivent en même temps et au même endroit, on obtient le même effet que si l'on avait un seul photon dont l'énergie est la somme des énergies des deux photons. Soit le détecteur ne compte qu'un seul événement, soit la discrimination rejette les impulsions et le détecteur ne compte aucun événement.

      Films et écrans

      Pour les premières applications des rayons X, on ne s'intéressait qu'à la trajectoire des photons X.

      Film photographique

      L'émulsion est sensible aux rayons X. Le film est donc « imprimé » par ceux-ci. Cela permet de faire de la radiographie, mais c'est aussi le premier dispositif utilisé pour la diffraction sur les cristaux : chambre de Laue, chambre de Debye-Scherrer.

      Le film photographique permet de déterminer la position des photons, et donc de travailler sur les phénomènes de diffraction. Il peut également permettre de connaître l'intensité du flux. Même si ce dernier n'est pas proportionnel à la teinte de gris du film, un étalonnage préalable peut permettre une telle mesure.

      Écran fluorescent

      L'écran fluorescent est un écran qui s'illumine à l'impact d'un photon X. La première application était la radioscopie.

      Détecteurs ponctuels à impulsion

      Les détecteurs ponctuels sont des détecteurs qui ne collectent les photons que sur un petit angle solide. Si l'on veut avoir une répartition de l'intensité selon la direction, il faut monter le détecteur et/ou l'échantillon sur une platine ou un bras motorisé.

      Compteur proportionnel à gaz

      Le premier détecteur d'impulsion développé est un compteur Geiger pour lequel on utilise une tension de polarisation plus faible. Ainsi, on ne travaille pas en saturation, et l'intensité de l'impulsion est proportionnelle à l'énergie du photon.

      Le photon traverse un gaz (en général un mélange argon-méthane) polarisé (une tension est établie entre un fil et le boîtier du détecteur). Les ionisations provoquées par le photon créent un courant électrique dans le gaz, qui est détecté par le compteur.

      Il existe des détecteurs scellés, mais la plupart sont à flux gazeux, ce qui impose de l'alimenter en permanence en gaz. En effet, la fenêtre doit être la plus mince possible pour absorber le moins de rayons X possible, d'autant plus que ces compteurs sont surtout utilisés pour les rayons X peu énergétiques ; la fenêtre est donc poreuse, ce qui induit une pollution du gaz sur le long terme.

      Les rayons X de forte énergie sont peu absorbés par le gaz et donc le détecteur a un mauvais rendement dans cette branche du spectre. Sa « transparence » permet de placer un autre détecteur derrière, par exemple un scintillateur, et donc de cumuler les deux technologies.

      Article détaillé : Compteur proportionnel à gaz.

      Scintillateur

      Un scintillateur est composé :

      • d'un cristal fluorescent, par exemple du iodure de sodium NaI, qui émet des photons visibles lorsqu'il absorbe un photon X ;
      • d'un tube photomultiplicateur (PM) qui génère l'impulsion électrique.

      L'intensité de l'impulsion est proportionnelle à l'intensité lumineuse, donc à l'énergie du photon X, ce qui permet de faire de la discrimination ; mais la précision n'est pas suffisante pour déterminer le spectre en énergie.

      Article détaillé : Détecteur à scintillation.

      Détecteur à semi-conducteur

      Article détaillé : Détecteur à semi-conducteur.

      Le détecteur à semi-conducteur, ou détecteur à l'état solide, est un cristal semi-conducteur polarisé, par exemple un cristal de silicium dopé au lithium, Si(Li). L'arrivée d'un photon X provoque la création de défauts : électrons libres et trous d'électron. Ces défauts migrent sous l'effet de la polarisation, et le courant électrique généré est détecté.

      L'intensité du courant est proportionnelle à l'énergie du photon X, ce qui permet de faire directement une analyse spectrale. Il faut cependant diminuer le bruit de fond au maximum, ce qui impose de refroidir le détecteur : soit avec de l'azote liquide, soit avec une platine Peltier.

      Détecteurs linéaires et surfaciques

      Détecteurs linéaires ou courbes

      Les détecteurs linéaire ou courbes collectent les photons X dans un secteur angulaire « plan ». L'utilisation d'une ligne à retard permet de localiser l'endroit où le photon a frappé le détecteur ; la résolution spatiale est déterminée par la largeur de l'impulsion. On peut aussi utiliser des anodes collectrices discrètes, comme par exemple des bandes d'aluminium sur un cristal de silicium (silicon strip detector), la résolution spatiale étant l'espacement entre les anodes.

      Ces détecteurs sont utilisés principalement dans les diffractomètres, ce qui accélère l'acquisition du signal. Ils permettent également de faire une acquisition en position fixe, et donc de voir l'évolution du diffractogramme en fonction du temps. En diffractométrie, le détecteur suit idéalement un arc de cercle, portion du cercle de Rowland (cercle de focalisation) ; un détecteur linéaire doit donc être tangent au cercle et introduit une erreur aux extrémités, ce qui limite son ouverture à environ 10°. Un détecteur courbe, épousant le cercle de Rowland, permet de faire une acquisition jusqu’à 120° pour le détecteur Inel¹.

      Détecteurs surfaciques

      les détecteurs surfaciques collectent les données sur un angle solide relativement grand. Ils peuvent servir à l'imagerie (radiographie) mais également à la diffractométrie :

      • pour l'étude des monocristaux (clichés de Laue) ;
      • pour l'étude des poudres : le détecteur enregistre des anneaux, et l'intégration de l'intensité sur un anneau permet d'avoir plus de signal qu'avec un détecteur ponctuel ou linéaire.

      On peut utiliser pour cela :

      • une chambre à fils : il s'agit d'un compteur à gaz possédant deux réseaux de fils croisés, ce qui permet une détection surfacique ;
      • un détecteur semi-conducteur à anodes collectrices multiples : similaire au détecteur linéaire, mais avec deux réseaux de détection croisés ;
      • un écran fluorescent associé à une galette de microcanaux : équivalent surfacique du scintillateur ;
      • une caméra CCD : cette solution ne permet toutefois pas la discrimination en énergie.

      Notes et références

      1. http://www.inel.fr/fr/accessoires-drx-inel-societe/detecteur-lineaire-inel-societe [archive]

      Voir aussi

      Bibliographie

      • B1 Brevet US 7639783 B1 [archive] Diawara et coll., Parallax free and spark protected X-ray detector (2009)
      • A1 Brevet US 2002053641 A1 [archive] Verbruggen, Analytical X-ray apparatus provided with a solid state position sensitive X-ray detector (2002)

      Articles connexes

      Liens externes

      • Portail de la physique

      • Détecteur à semi-conducteur

         
         
         

         

        

        

        Cet article ne cite pas suffisamment ses sources (décembre 2015).

        Si vous disposez d'ouvrages ou d'articles de référence ou si vous connaissez des sites web de qualité traitant du thème abordé ici, merci de compléter l'article en donnant les références utiles à sa vérifiabilité et en les liant à la section « Notes et références »

        En pratique : Quelles sources sont attendues ? Comment ajouter mes sources ?

        

         
        Un détecteur au germanium.

        Un détecteur à semi-conducteur est un détecteur de particules ou de rayons X ou gamma qui s'appuie sur la technologie des semi-conducteurs.

        Principe

        Détection

        Une particule ayant une énergie suffisante, rencontrant un semi-conducteur, va arracher un électron à un atome du cristal en lui cédant une partie ou la totalité de son énergie sous forme d'énergie potentielle (ionisation) et cinétique. Par exemple, un photon créera des électrons libres dans le milieu par effet photoélectrique, effet Compton ou création de paires. Le semi-conducteur a la particularité de se comporter comme un conducteur lorsqu'il y a interaction du rayonnement et comme un isolant lorsqu'il n'y a pas interaction. Le gap est l'énergie minimale qui doit être apportée au cristal pour qu'un électron de la bande de valence (participant aux liaisons entre les atomes) soit libéré dans la bande de conduction. Le semi-conducteur est particulièrement bien adapté à la mesure de rayonnements gamma, car il permet de discriminer le courant provoqué par les particules du courant de bruit thermique.

        L'électron éjecté lors de l'interaction peut déclencher à son tour d'autres ionisations en cascade si le régime de tension auquel fonctionne le détecteur lui permet d'acquérir une énergie cinétique suffisante. Après thermalisation avec le cristal, on obtient au sein du semi-conducteur un nuage de porteurs libres. Le semi-conducteur étant polarisé par une haute tension, les porteurs libres vont être attirés vers les électrodes et engendrer ainsi un courant mesurable dans un circuit connecté au détecteur.

        Il existe différents modes d'utilisation, impliquant une électronique différente à la sortie du semi-conducteur :

        • spectrométrie,
        • comptage,
        • intégration.

        Spectrométrie

        Le détecteur analyse chaque particule incidente séparément.

        Article détaillé : Spectrométrie gamma.

        Les charges sont collectées aux électrodes et forment un signal électrique transitoire appelé impulsion. Si la collecte est complète, l'intégrale du courant mesuré est proportionnelle à l'énergie déposée par la particule incidente. On utilise un circuit électronique pour mesurer cette intégrale ; en général il s'agit soit d'un condensateur, soit d'un préamplificateur de charge.

        On obtient la correspondance entre la valeur du signal électrique intégré et l'énergie déposée par la particule en effectuant un étalonnage du détecteur.

        On mesure donc pour chaque particule incidente une valeur proportionnelle à son énergie. Si l'on mesure pendant un temps donné le rayonnement incident, on peut compter le nombre de particules ayant frappé le cristal (on parlera de "coups") et les classer par énergie.

        On obtient ainsi un spectre montrant le nombre de coups par niveau d'énergie. On pourra ainsi observer des pics à des énergies bien précises, correspondant aux énergies des particules incidentes.

        Comme les éléments radioactifs émettent des rayonnements ayant des énergies bien précises, on peut retrouver quel élément est la source des rayonnements mesurés.

        Comptage

        Le détecteur compte les particules.

        L'électronique effectue un simple comptage du nombre d'impulsions mesurées par le détecteur. L'impulsion électrique consécutive à une interaction déclenche un circuit électronique (nommé discriminateur) qui se contente d'en signaler l'existence, sans extraire l'information d'énergie. La quantité de déclenchements mesurés peut alors servir à mesurer l'activité d'une source ou la fluence du rayonnement.

        Intégration

        Le détecteur mesure une intensité de rayonnement en continu. Cela ne permet pas de faire de la spectrométrie.

        Les courants induits par les charges collectées sont ici intégrés en continu. La mesure est trop lente pour séparer les contributions individuelles mais on observe un signal à l'image du courant moyen dans le détecteur sur une certaine constante de temps. Ce courant fluctue selon l'intensité du rayonnement, quel qu'il soit.

        On peut ainsi localiser des sources d'émission de radioactivité en dotant le détecteur d'un collimateur qui lui permet de recevoir les particules selon un angle solide restreint. Le détecteur devient ainsi sensible à la direction. Selon la sensibilité du semi-conducteur, la radioactivité ambiante peut également très vite se superposer au signal utile et noyer les pics intéressants dans un fond continu.

        Structure

        Détecteurs à jonction PN

        La structure de base d’un détecteur à semi-conducteur est une jonction PN polarisée en inverse.

        • Selon le dopage utilisé, le type de porteur majoritaire dans un semi-conducteur peut être les électrons (type n) ou les trous (type p).
        • Quand deux semi-conducteurs de types différents sont juxtaposés, la diffusion thermique des porteurs et la recombinaison électrons-trous créent une zone sans porteurs de charge à l'interface, et forme ainsi une jonction (zone de déplétion). Une barrière de potentiel se forme dans cette zone, limitant la conduction entre les deux semi-conducteurs (cette zone est comparable à la zone de capacité d’une chambre à ionisation).
        • Une paire électron-trou générée par un photon interagissant dans la zone déplétée va être séparée et générer ainsi une tension V = e / C où e est la charge élémentaire et C la capacité de jonction.
        • L’application d’une polarisation inverse (Vn > Vp) élargit la zone de déplétion, ce qui augmente le volume de détection et donc l’efficacité.

        Détecteurs bulk

        Afin d'obtenir une meilleure efficacité de détection, en particulier à haute énergie, on utilise également des structures possédant une zone non dopée (intrinsèque) volumineuse insérée entre deux contacts pouvant être des zones semi-conductrices dopées (structure en diode p-i-n) ou simplement des contacts métalliques (structure métal-semi-conducteur-métal, cf. jonction Schottky). En règle générale, on polarise les jonctions en inverse de manière à minimiser le courant d'obscurité et donc d'optimiser le rapport signal sur bruit.

        Fonctionnement

        

         
        La perte d'énergie d'un photon dans la matière est principalement due à trois effets : effet photoélectrique, effet Compton et création de paires électron-positron (figure : coefficient d'absorption linéique dans l'aluminium).

        Interaction rayonnement-matière

        Une particule ionisante interagit au sein du détecteur. Elle éjecte un électron de son atome et celui-ci provoque d'autres ionisations en chaine. Après relaxation, on a généré sur un certain volume un nuage de porteurs libres : électrons dans la bande de valence et de trous dans la bande de conduction. Le nombre total de paires électron-trous généré est en moyenne proportionnel à l'énergie déposée par la particule. L'énergie nécessaire pour créer une paire est supérieure à la largeur de gap et dépend des processus de relaxation mis en jeu dans le semi-conducteur.

        La variance sur le nombre de paires générées est égal à F × N où F est un facteur adimensionnel appelé facteur de Fano. Il traduit le nombre moyen d'évènements physiques indépendants mis en jeu pour la génération d'une paire. En pratique F < 1 .

        Transport des charges

        Un champ électrique est appliqué au détecteur à l'aide d'électrodes : anodes polarisées positivement et cathodes polarisées négativement. Sous l'effet de ce champ, en général assez intense, les électrons et trous sont séparés et drainés vers (respectivement) les anodes et les cathodes. Les porteurs peuvent être ensuite soit recombinés soit collectés par les électrodes.

        Induction de signal

        La séparation des porteurs forme alors un dipôle électrostatique qui est à son tour à l'origine d'un champ électrique inverse. Au niveau des électrodes ce champ a un effet électrique. On observe alors aux bornes du détecteur un signal de tension, courant ou charge selon les caractéristiques du circuit extérieur utilisé.

        Mesure

        Le signal électrique est mesuré à l'aide d'un circuit électronique préamplificateur puis on en extrait par traitement du signal diverses données :

        • la quantité de charges générées qui est représentative de l'énergie déposée,
        • la date de l'interaction,
        • la position de l'interaction (détecteur sensible à la position),
        • le type de particule ayant interagi.

        Analyse

        Les mesures effectuées sont ensuite traitées statistiquement. Typiquement, on génère des histogrammes ou spectres, représentatifs de la distribution des particules. En particulier, le spectre en énergie est utilisé pour l'identification d'isotopes radioactifs ou de tout type de matériau par fluorescence X. Il existe des logiciels automatisés pour effectuer l'identification de pics dans les spectres énergétiques.

        Caractéristiques

        • Efficacité

        L'efficacité d'un détecteur semi-conducteur dépend de nombreux facteurs : le type et l'énergie du rayonnement incident, sa géométrie, la densité et le numéro atomique du matériau utilisé, la température, les éventuelles zones mortes dues aux propriétés de transport des porteurs et au mécanisme d'induction de signal. Cependant, les détecteurs semi-conducteurs étant solides et donc relativement denses, ils sont à géométrie égale souvent plus efficaces que les détecteurs à gaz.

        • Résolution en énergie

        Dans les semi-conducteurs, quelques eV suffisent à créer une paire électron-trou, ce qui est environ 10 fois moins qu'un gaz, et 100 fois moins qu'avec un scintillateur. Cela se traduit par une meilleure résolution en énergie, puisque la statistique sur le nombre de charges élémentaires créées est plus favorable. La fluctuation du nombre de charges collectées est donc moins importante, d'où une meilleure résolution intrinsèque. Cependant, d'autre facteurs de dégradation tempèrent cette caractéristique très favorable : le bruit dû au courant de fuite, celui dû au circuit de lecture et les déficits causé par les collectes incomplètes.

        • Linéarité

        Les détecteurs à semi-conducteur ont une bonne linéarité, dans la mesure où le seuil de perte d’énergie est très faible. Néanmoins, pour les particules fortement ionisantes, comme les ions lourds, l’efficacité de collecte est affectée par l’effet de charge spatiale (les charges dérivent moins vite, donc il y a plus de recombinaison, parce que le champ électrique est diminué).

        • Courant d'obscurité et bruit

        Même si la jonction est polarisée en inverse, il existe un très faible courant (~nA) à travers la jonction. Ce courant n'est pas gênant en lui-même mais ses fluctuations (le bruit associé) le sont. Ces fluctuations sont causées par la nature discrète des phénomènes microscopiques. Lorsqu'un porteur est injecté au contact, généré dans le volume, piégé ou dépiégé, lorsqu'il subit une collision avec le réseau cristallin, on a des phénomènes élémentaires aléatoires susceptibles de contribuer au bruit. Moins on aura de porteurs « inutiles » (générés par autre chose que le rayonnement) dans un détecteur, mieux cela sera.

        • Temps de montée

        Les détecteurs à semi-conducteurs peuvent être très rapides. La durée du signal correspond au temps de transit des porteurs ou à leur durée de vie. Il peut aller de la nanoseconde à la microseconde selon la géométrie du détecteur et l'intensité du champ électrique.

        Comparaison aux autres types de détecteur

        • Avantages :
          • Très bonne résolution en énergie, en particulier dans le cas des détecteurs HPGe (germanium de haute pureté) utilisés à basse température.
          • Détecteurs compacts (puisque solides).
          • Précision, bonne résolution spatiale (structuration en pixels et micro-bandes, utilisation des technologies de photolithographie issues de la micro-électronique qui en font un bon traceur).
        • Inconvénients :
          • chers ;
          • fragiles ;
          • susceptibles d'être dégradés par les radiations.

        Matériaux utilisés

        Les principaux semi-conducteurs utilisés en détection de rayonnement ionisants sont :

        • le germanium et plus particulièrement le HPGe (germanium de haute pureté), très performant en spectrométrie gamma, mais devant être utilisé à des températures cryogéniques (77 K) afin de limiter la génération thermique de porteurs (matériau à faible gap, environ 0,67 eV). Il combine résolution en énergie et efficacité de détection.
        • le silicium, en général avec adjonction de lithium (détecteur Si(Li)). Son pouvoir d'arrêt limité fait qu'il est plutôt utilisé en basse énergie. Malgré sa faible résistivité intrinsèque, il peut être utilisé à température ambiante grâce à l'utilisation de structures à jonction.
        • l'arséniure de gallium, matériau semiconducteur III-V possède un gap plus important (1,42 eV) et une résistivité supérieure. Par contre les propriétés de transport (mobilité, piégeage) sont bien moins favorables.
        • le tellurure de cadmium CdTe et le tellurure de cadmium-zinc CdZnTe, matériaux II-VI ont un gap de l'ordre de 1,5-1,6 eV et une très bonne résistivité. Leurs propriétés de transport sans valoir celle du Si ou du Ge sont correctes et ils sont de ce fait très utilisés dans les applications à température ambiante. Ces matériaux denses ont un bon pouvoir d'arrêt et donc une bonne efficacité de détection. Par contre, du fait de la difficulté à maîtriser leur cristallogenèse, les volumes de détection sont limités à quelques cm³ par cristal. Ils sont aujourd'hui très utilisés pour réaliser des capteurs d'images X et gamma.
        • l'iodure de mercure (en) HgI₂ a une résistivité élevée et des performances intéressantes mais reste modérément utilisé du fait de sa fragilité et des difficultés technologiques associées à sa mise en œuvre.

        Applications

        Les détecteurs à semi-conducteur sont utilisés dans les différents domaines où l'on a affaire à des rayonnements ionisants :

        couramment :

        • en industrie nucléaire et radioprotection,
        • en sciences avec en particulier la physique des particules, la spectrométrie de fluorescence des rayons X et la cristallographie,

        de manière encore marginale, essentiellement pour des raisons de coût :

        • en radiographie pour le contrôle non destructif,
        • en physique médicale (radiothérapie et imagerie médicale).

        Différent types de mesure peuvent être effectués :

        • Mesures d’énergie : les détecteurs à semi-conducteur ont une excellente résolution en énergie. Cependant l'efficacité des détecteurs à jonction est limitée par l’épaisseur de la zone de déplétion (de l’ordre du mm).
        • Mesures de temps : temps de vol de particule, détection de positron.
        • Mesures de position, en profitant des technologies de la microélectronique pour fabriquer des motifs d'électrode précis sur le cristal :
          • Détecteur au silicium à micro-bandes ;
          • Détecteur à pixels, CCD.
        • Portail de la physique

        • Détecteur magnétique

           
           
           

           

          

           
          Détecteur magnétique.
          

           
          Station radiotélégraphique avec le détecteur magnétique fixé au mur en dessous de la fenêtre-parloir.

          Au début du XX^e siècle, le détecteur magnétique était l'un des premiers dispositifs capables de rendre les signaux radios audibles avec une paire d'écouteurs ou un casque audio.

          

           
          La station Marconi (bâtiment de gauche) au phare de Pointe-à-la-Renommée au Québec.

          Historique

          Le détecteur magnétique remplace au départ le radioconducteur, cohéreur d'Édouard Branly. Le détecteur électrolytique et le détecteur magnétique sont les premiers dispositifs pratiques capables de rendre les signaux radios de TSF audibles avec une paire d'écouteurs ou un casque audio.

          Guglielmo Marconi, pour le créer, reprend un principe auparavant expérimenté par Ernest Rutherford et Harriet Brooks, en 1896, après avoir été signalé par Lord Rayleigh. C'est le détecteur magnétique annoncé au public le 12 juin 1902, par l'intermédiaire du Proceedings of the Royal Society.

          Dès 1902, des stations à détecteurs magnétiques sont conçues par Marconi dans les navires.

          Cependant, en 1907, le détecteur magnétique des stations TSF commence à être remplacé par le poste à galène « pour sa simplicité. »

          En 1911, son expertise technique est demandée par un comité d’industriels français mené par E. Girardeau, durant la série de procès qui opposent Marconi et l’industrie Française de la TSF : la société française radioélectrique et la compagnie générale radioélectrique. À l'occasion de ces procès, Tissot et Ferrié chercheront notamment à démontrer certaines failles du brevet 7777 de 1900 de Marconi¹, mais aussi l'antériorité d'expériences de certains savants français, comme Eugène Ducretet. Marconi gagne le procès en première instance contre la SFR et la CGR, mais cette décision de justice qui donnait le droit à Marconi de demander le remplacement du matériel français par du matériel de la Wireless Company ne sera jamais appliquée en France. En 1914, Marconi se voit débouté définitivement de sa demande.
          Dans les stations Marconi de TSF maritimes, le détecteur magnétique est le détecteur « officiel » employé par Marconi Company dans certains pays². Ce détecteur magnétique persiste jusqu'en 1920 puis est totalement remplacé par le récepteur radio à tube électronique.

          Applications

          

           
          Radioécouteur avec poste à détecteur magnétique.

          Dès le début du XX^e siècle. Les stations de TSF à détecteur magnétique permirent la réception dans les bandes radios, des signaux de la tour Eiffel et des premiers postes de radiodiffusion.
          Ce détecteur a été utilisé jusqu'en 1920 dans les récepteurs de la Compagnie Marconi qui équipaient des navires, il a été utilisé pour un usage maritime à court terme en raison de son de la complexcité de fabrication.

          Le paquebot transatlantique RMS Titanic avait un détecteur magnétique pour la station de TSF.
          Schéma de la station radiotélégraphique du Titanic [archive]

          Principe

          

           
          Schéma du détecteur magnétique avec l'antenne ground plane en T.
          

           
          Station radiotélégraphique type Marconi
          

           
          Station Titanic radiotélégraphique type Marconi
          

           
          Station radiotélégraphique type Marconi

          Il fonctionne de la façon suivante ³:

          • Un câble sans fin est constitué par plusieurs brins de fil de fer isolé à la soie. Ce câble passe dans les gorges de deux poulies entre lesquelles il est raisonnablement tendu. Les poulies, entraînées par un mouvement d'horlogerie communiquent au câble un mouvement de translation de quelques centimètres par seconde. Le câble passe dans l'axe d'une bobine enroulée sur un tube de verre. Cette bobine est intercalée dans le circuit antenne-terre de réception. Autour de cette première bobine et selon le même axe, on dispose une seconde bobine qui est connectée à un écouteur téléphonique. Un couple d'aimants dont les pôles de même nom se touchent est disposé au-dessus du câble et des bobines.
          • Voici ce que l'on observe avec un tel détecteur; si le câble est immobile, lorsqu'un train d'ondes arrive, l'état magnétique présent du câble est modifié et l'écouteur téléphonique fait entendre un claquement. Mais si un autre train d'ondes se présente, on n'entend plus rien car l'état magnétique du fer ne change plus. Si le câble est en mouvement, son passage devant l'aimant va déterminer une certaine aimantation de base et, si un signal se présente, cette aimantation va être modifiée et la conséquence de cette modification est un courant induit dans le circuit du téléphone avec le bruit correspondant. Il en sera ainsi pour chaque signal de haute fréquence.

          Notes et références

          • (en) The 7777 Wireless Patent - 1900 [archive] sparkmuseum.com, consulté en mars 2018.
          • Le détecteur magnétique de Marconi du livre un manuel de la télégraphie sans fil (1913) par J. Erskine-Murray. D.Sc.
          3. Dès le début du XX^e siècle. Une note correspondante fut communiquée à la Royal Society par le P^r Fleming.

          Liens

          • Radioécouteur
          • Récepteur à cristal
          • Réception des ondes radioélectriques : la technique générale des récepteurs radio
          • Bande des 160 mètres
          • 600 mètres
          • Radiotélégraphiste
          • Télégraphie sans fil
          • Les ondes moyennes
          • Les basses fréquences
          • Télégraphone

          Liens externes

          • (fr) Les livres écrits par Camille Tissot.
          • (fr) Raconte-moi la radio. Les détecteurs.  [archive]

          Bibliographie

          • (fr) Manuel élémentaire de télégraphie sans fil (1914) Poids de 21 Mo.
          • (fr) L. Péricone (officier radio de bord), Le Mémento de l’étudiant radioélectricien (à l’usage des radiotechniciens et des candidats aux divers examens d’opérateur radio),, Dunod Paris, 1949
          • (fr) Joseph Roussel (secrétaire général de la Société française d’étude de télégraphie et de téléphonie sans fil), Le Premier Livre de l’amateur de TSF, Librairie Vuibert, Paris, 1924
          • (fr) P. Hémardinquer, Le Poste de l'Amateur de T.S.F, Étienne Chiron Paris, 1923
          • (en) le détecteur magnétique de Marconi du livre Manuel de la télégraphie sans fil (1913) par J. Erskine-Murray. D.Sc.

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          [afficher] v · m Radioélectricité

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          Un détecteur à gaz est un type de détecteur de particules dont la spécificité est d'utiliser un milieu gazeux pour la détection de rayonnement par ionisations.

          En instrumentation nucléaire, les détecteurs à gaz sont utilisés dans diverses applications, soit en compteurs proportionnels, soit en chambre d'ionisation ou encore pour la spectrométrie gamma.

          Quelques exemples

          • Micromegas (détecteur)

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          Catégorie :

          • Technologie nucléaire

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