Etude et realisation de detecteurs matriciels monolithiques de rayonnement nucleaire a partir de cristaux semiconducteurs cdte et cdznte

• Auteur / Autrice : ALAIN ZUMBIEHL
• Direction : Makram Hage-Ali
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Résumé

Face aux besoins de plus en plus exigeants des systemes d'imagerie bases sur la detection de rayonnement nucleaire, seuls les detecteurs a semiconducteurs semblent repondre au cahier de charges de maniere satisfaisante. Ce memoire a pour but de continuer le developpement des materiaux cdte et cdznte pour ce type d'applications. La premiere partie de cette these est consacree aux caracterisations des proprietes electriques, c'est-a-dire les proprietes de transport des charges (mobilite et temps de vie), la resistivite et le champ electrique. Ces parametres, avec les besoins en detection recherches (efficacite et resolution), conditionnent le choix de la configuration geometrique des matrices de detecteurs. Les trois premiers chapitres etudient donc, par voie experimentale et theorique, l'ensemble de ces proprietes electriques. Ceci permettra en outre d'aider a l'elaboration de cristaux plus performants. La seconde partie traite du sujet fondamental de cette these, c'est-a-dire l'optimisation par simulation des matrices de detecteurs pour les rayonnements x et de moyenne energie. Elle expose tout d'abord dans le quatrieme chapitre le calcul du signal induit par l'absorption d'un photon. Apres la presentation du potentiel pondere et de notre simulation pseudo monte carlo, l'effet pixel est detaille. Le dernier chapitre conclut ce travail en presentant l'ensemble des resultats de cette optimisation. Des matrices experimentales fournissent des resultats tres encourageants et augurent la possible utilisation de matrices monolithiques relativement epaisses (de l'ordre du cm). Elles permettent par ailleurs de conforter et d'ajuster les parametres de la simulation realisee par la suite sous differentes conditions comme un champ electrique lineairement decroissant. Un rapport taille de pixel sur epaisseur de la matrice compris entre 1/4 et 2/5 semble preferentiel pour les materiaux utilises.