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Pour les mesures avec cibles très actives

Dernière mise à jour : mercredi 1er juin 2016, par Gregoire Henning

Français

Les isotopes très radioactifs représentent un défi pour les études expérimentales. En effet, la radioactivité produit un bruit de fond important. Pour parvenir à un bon niveau de précision dans l’étude d’isotopes comme 233U ou 239Pu, le groupe DNR améliore son dispositif de mesure GRAPhEME en y ajoutant de nouveaux détecteurs, en particulier, un détecteur HPGe planaire segmenté de 36 pixels, financé par l’Agence Nationale de la Recherche. Ce détecteur permet d’accepter des taux de comptage plus élevés dus à la forte radioactivité en augmentant la granularité du dispositif de détection.
Avant d’être intégré au système de détection, il a été complètement caractérisé en réalisant des tests sous sources ainsi que des simulations avec l’outil GEANT4.

Les simulations pour caractériser le détecteur germanium segmenté ont été effectuées sur la grille de calculs, dont l’IPHC est un Tier 3.
La comparaison entre les simulations GEANT4 et les mesures avec sources a montré l’importance des effets de cross talk entre pixels et a conduit au développement d’algorithmes de traitement spécifiques pour reconstruire proprement les événements lors desquels un rayon γ est diffusé entre deux pixels, ou que deux pixels voisins sont touchés.

En septembre et octobre 2014, le Germanium pixelisé a été ajouté au dispositif GRAPhEME.

Avec les 36 pixels du détecteur germanium segmenté, le nombre de canaux d’acquisition dans le système GRAPhEME est passé de 6 à 42. L’acquisition est constituée de 11 cartes TNT dirigées par le logiciel DTUC et est distribuée sur trois PCs mis en réseau. Les voies d’acquisition sont synchronisées en temps pour permettre des coïncidences entre pixels et ainsi prendre en compte le cross talk entre pixels.

Les premières données 233U ont montré l’intérêt du détecteur Germanium pixelisé. Les détecteurs Ge larges sont très vulnérables à la forte radioactivité de l’échantillon et souffrent d’un taux de pile up d’environ 30 %, tandis que les pixels n’affichent qu’un taux d’environ 2 %.

English

Very radioactive isotopes are challenging to study experimentally. Indeed, the radioactity of the sample produces an important background. To reach a good level of precision in the study of 233U or 239Pu isotopes, the group DNR has upgraded its experimental setup GRAPhEME by adding a new 36 pixels segmented HPGe planar detector, financed by the Agence Nationale de la Recherche. This detector makes it possible to accept higher count rates from high radioactivity by increasing the granularity of the detection system.

Before being integrated in the setup, the detector was fully characterized with tests under sources and with GEANT4 simulations.

The simulations were run on the computing grid, of which IPHC is a Tier 3.
The comparison of the GEANT4 simulations results and sources measurements shows the importance of cross talk effects between pixels and lead to the development of a dedicated processing algorithm to properly reconstruct the events when a γ ray is scattered between pixels.

In September and October 2014, The segmented Germanium detector was installed into the GRAPhEME .

With 36 pixels, the number of acquisition channels in the GRAPhEME system went from 6 to 42. The acquisition is made up from 11 TNT cards, controlled with the DTUC software and distributed over 3 computers on a local network. The acquisition channels are synchronized in time to allow for coincidence processing.

The first data taken on 233U showed the interest of the segmented detector. Large Ge detectors are sensitive to the high radioactivity of the sample and suffer a pile up rate of about 30%, while the segmented Ge pixels have a pile up rate of only about 2%.