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Séminaire présenté par le Dr. Eric Halter, CEA

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Mesures RCTD en utilisant un générateur à rayons X de basses énergies (inférieures à 20 keV)

Par : Dr. Eric Halter, CEA
Date : vendredi 4 avril 2014 à 10h30
Lieu : IPHC, Salle de Réunion 2e étage du Bâtiment 27

Résumé :

Le Laboratoire National Henri Becquerel (LNE-LNHB) est responsable des références françaises en métrologie des rayonnements ionisants. A cet effet il dispose de plusieurs méthodes de mesures primaires et secondaires. La méthode RCTD (Rapports des Coïncidences Triples à Doubles) est une méthode primaire de mesure d’activité largement répandue dans les laboratoires nationaux de métrologie ; elle est dédiée aux mesures de radionucléides émetteurs bêta ou capture électronique.

Le dispositif spécifique de mesure RCTD est composé de trois photomultiplicateurs (PMs) entourant une solution contenant un radionucléide et un liquide scintillant. Classiquement, le rendement de détection est calculé à partir d’un modèle analytique de l’émission lumineuse produite suite au dépôt énergétique dans le scintillateur ; le but étant de calculer les coïncidences triples et doubles entre les PMs. Il s’agit d’un modèle statistique à paramètre libre, faisant intervenir la loi de Birks pour prendre en compte l’atténuation lumineuse due au « quenching d’ionisation », dont l’influence est significative aux basses énergies (<20 keV). Ce modèle présente l’inconvénient de ne pas prendre en compte la réalité physique du détecteur du point de vue de la géométrie ou encore des propriétés optiques.

En alternative à l’approche analytique, le LNHB a développé un nouveau modèle (RCTD-Geant4) basé sur la simulation Monte Carlo afin de prendre en compte les différents processus de transport (électromagnétique, optique) dans la cavité optique du détecteur. Le but est notamment d’étudier l’influence des basses énergies sur la mesure RCTD (< 20 keV) ou encore la production de photons Cherenkov dans le détecteur. Ce modèle stochastique prend en compte les effets géométriques de la source et les trajets optiques des photons dans la chambre optique. Le modèle TDCR-Geant4 est également un outil de caractérisation du détecteur, notamment pour les basses énergies. En effet, des corrélations de type géométrique dans la mesure des coïncidences entre les PMs ont été mises en évidence ; la conséquence est un biais significatif sur le calcul du rendement de détection lorsqu’elles ne sont pas prises en compte comme dans le cas du modèle analytique. Par ailleurs le modèle RCTD-Geant4 a permis d’aller au-delà de la scintillation liquide en développant une nouvelle technique primaire basée sur l’effet Cherenkov.

Pour aller plus loin dans l’étude des processus de basses énergies, le système RCTD est utilisé avec un générateur miniature à rayons X de basses énergies au lieu de radionucléides. Cette installation, utilisée de conserve avec RCTD-Geant4, permet d’étudier les effets de la géométrie dans le système RCTD. L’utilisation du modèle a été étendue à la mesure de couples de valeur rendement de scintillation/coefficient de Birks à différentes énergies. Ce projet, soutenu par le LNHB et le LCAE (Laboratoire Capteurs et Architectures Electroniques), est inscrit au contrat-programme du laboratoire national de métrologie d’essais.

Personne à contacter : Radomira LOZEVA

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