Étude de la réponse au rayonnement X entre 10KeV-100KeV des détecteurs à micro-pistes de germanium avec résolution spatiale et en énergie

X-ray response of germanium microstrip detectors with energy and position resolution in the energy range 10-100kev

• Auteur / Autrice : Giuseppe Germano Rossi
• Direction : Vincent Comparat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble, Isère, France ; 1971-2015)

Mots clés

Mots clés libres

Physique

Generalites physique

Etude experimentale

Detecteur rayonnement

Rayon x

Rayonnement synchrotron

Materiau semiconducteur

Germanium

Domaine energie 10-100 kev

Diffusion porteur charge

Micropiste

0785f

Pac

Experimental study

Radiation detectors

X radiation

Synchrotron radiation

Semiconductor materials

Germanium

Nc

Kev range 10-100

Charge carrier scattering

Résumé

Dans le cadre d'un developpement d'un detecteur avec resolution spatiale et en energie pour comptage de photons dans des experiences de diffusion compton, nous avons etudie, au sein de l'esrf-grenoble, les performances de deux capteurs de germanium a micro-pistes. Ces deux detecteurs, issus de deux differentes technologies de fabrication, ont une resolution en energie associee a une resolution spatiale correspondante a leur pas de pistes de 200m. Nous avons valide l'utilisation d'une nouvelle plaquette multicouches connectante a tres haute densite les pistes du capteur meme, refroidi a l'azote liquide dans son cryostat, a l'electronique de lecture situee au plus proche a temperature ambiante. La resolution en position ainsi que la reponse en energie ont ete experimentalement caracterisees en balayant le detecteur avec un faisceau ponctuel monochromatique de lumiere de synchrotron de largeur 15m. Le systeme d'acquisition des donnees est base sur la mesure en coincidence de la reponse des pistes du capteur. A des energies plus basses que 15kev, nous trouvons que la region d'isolation entre deux pistes voisines est une source de piegeage de charge. Nous observons le phenomene de division de charge entre deux pistes a partir de 30kev. Cet effet, que nous lions au processus de diffusion des porteurs dans le volume du semi-conducteur, reduit considerablement la qualite des spectres d'energie ainsi que la resolution spatiale du capteur. Toutefois, apres traitement par un algorithme qui corrige la division de charge des donnees brutes tout en utilisant l'information des signaux mesures en coincidence, le phenomene de division dans les spectres est completement supprime. Nous avons mis au point a partir du code egs4, un programme de simulation de la reponse en energie comprenant le processus de diffusion des charges dans le volume du capteur. Les spectres en energie ainsi calcules reproduisent remarquablement les donnees experimentales et confirment le role critique de la diffusion de la charge dans la reponse des capteurs a micro-pistes. La conclusion de ce travail est que les detecteurs a micro-pistes de germanium fonctionnent dans la region d'energie 30-100kev avec une resolution en energie et position proche des limites physiques imposes par le processus d'absorption des photons et la diffusion des charges mobiles.