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Conception, réalisation et caractérisation d'un dispositif de détection neutronique basé sur l'utilisation de scintillateurs plastiques dopés au Bore
| Auteur / Autrice : | Stéphane Normand |
| Direction : | Michel Louvel |
| Type : | Thèse de doctorat |
| Discipline(s) : | Sciences de la matière et génie des procédés |
| Date : | Soutenance en 2001 |
| Etablissement(s) : | Caen |
Mots clés
Résumé
Il s'agit de l'étude, de la réalisation et de la caractérisation de scintillateurs plastiques dopés au bore. Leur mise en oeuvre au sein de dispositifs de détection de neutrons rapides et thermiques y est examinée. Dans une première partie,le processus de fabrication et la méthode de dopage en éléments borés sont présentés de façon détaillée. Différentes analyses physico-chimiques (I. R. , UV-vis et RMN) ont été utilisées pour caractériser le matériau obtenu et pour confirmer sa composition et sa structure. De plus, une série d'expériences sous rayonnement alpha et sous faisceaux de protons a permis de mesurer les caractéristiques de scintillation. L'émission lumineuse peut ainsi être déterminée grâce à la relation semi-empirique de Birks. Une seconde partie rend compte de la modélisation complète de l'ensemble du détecteur : interaction rayonnement-matière, émission et parcours de la lumière, formation du signal. Le code de calcul MCNP (Monte Carlo N-Particles) a été couplé à un code de génération et de propagation de lumière dévéloppé au cours de ce travail. Ces moyens de simulation ont permis d'optimiser les dimensions du détecteur pour la détection neutronique et de cerner l'influence de la géométrie sur la collecte des photons de scintillation. L'efficacité de détection et la durée de vie des neutrons dans ce type de détecteurs ont été estimées. Les mesures confirment la validité des simulations. Une troisième partie fait étát des méthodes de discrimination neutron-gamma analogique (méthode du passage par zéro) et numérique (méthode de la comparaison de charges) mises en oeuvre pour ce scintillateur. Leurs performances respectives sont comparées et discutées.