Mise en place de technique par mesure de temps de vie de positon et application à la caractérisation de matériaux

Installation of technique per measurement of lifetime positron and applications to the material characterization

• Auteur / Autrice : Julien Viret
• Direction : Corine Bas, Daniel Sillou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique expérimentale et instrumentation
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Chambéry

Mots clés

Mots clés contrôlés

Détérioration

Positons

Spectromètres magnétiques

Analyse

Défauts

Matériaux

Spectroscopie

Résumé

La mise en œuvre de la spectroscopie par mesure de temps de vie de positons (pALS) à partir d'une source, permet d'analyser globalement les défauts dans les matériaux jusqu'à l'échelle du nanomètre. Afin de connaître le temps de vie du positon dans le matériau, il faut mesurer le temps qui s'est écoulé entre le départ du positon (rayonnement γ de 1,27 MeV pour du 22Na) et l'annihilation de celui-ci (double rayonnement 'Y de 511 keV). Nous avons, après une large étude bibliographique, mis au point un nouveau type de spectromètre PALS au LMOPS. Ce nouveau spectromètre, possède, de par sa conception, des caractéristiques différentes des autres spectromètres existants. Nous avons choisi, une structure permettant d'avoir des détecteurs symétrique contrairement aux PALS de la littérature ainsi que l'enregistrement de tous les événements énergétique et temporels sur disque afm d'analyser off line le spectre de temps de vie. Pour cela, le CFD ne possède qu'un seuil unique inférieur au photo pic de rayonnement γ de 511 ke V. Afin de garantir une bonne résolution, une étude visant l'optimisation de la détection des rayonnements 'Y a été réalisée. Le système d'acquisition est réalisé via une interface au standard VME géré par un programme écrit en LABVŒW. Enfin, une étude de validation de notre PALS a été réalisée grâce à la caractérisation de matériaux échantillons étalons préalablement caractérisés sur un banc de mesure PALS opérationnel. L'analyse des spectres de temps de vie a mis en évidence des difficultés d'extraction des paramètres. Après modification de la sélection des énergies, les temps de vie sont alors extrait sans difficulté avec une fonction de résolution temporelle formée de deux gaussiennes dont la première possède une intensité de plus de 99,5% et un FWHM d'environ 300ps stable sur 100ns. Notre système d'acquisition est opérationnel avec une résolution stable dans le temps caractérisant des matériaux à 40 coups par secondes pour une source de 22Na de 170 kBq.

The implementation of positron annihilation lifetime spectroscopy (PALS) starting from a source, makes it possible to analyze overall the defects in materials until the scale of the nanometer. Ln order to know the life time of the positon in material, it is necessary to measure the time which passed between the start of positron (1 radiation of 1,27 MeV for 22Na) and the annihilation of this one (double 1 radiation of 511 keV). We have, after a bibliographical study, developped a new type of spectrometer PALS to the LMOPS. This new spectrometer, bas, from its design, different characteristics from the other existing spectrometers. We chose, a structure allowing to have symmetrical detectors contrary the PALS of the literature and the recording of all energetic and temporal events on disc in order to analyze offline the lifetime spectrum. For that, the CFD have only one single threshold lower than the photo peak of 1 radiation of 511 ke V. Ln order to guarantee a good resolution, a study for optimization of the detection of the 1 radiations was realized. The system of acquisition is carried out via an interface with standard VME managed by a program written in LABVŒW. Lastly, a study of validation of our PALS was carried out with a study of samples characterization. This samples are already analysed by another PALS. The analysis of the lifetime spectra showed some difficulties for extraction of the of the parameters. After modification of the selection of energies, the lifetimes are extracted without difficulty with a fonction of resolution formed by two Gaussian who se first bas an intensity of more than 99,5% and a FWHM of approximately 30Ops stable on 100ns. Our system of acquisition is operational with a stable time resolution and characterizing materials with 40 events peT seconds from a source of 22Na of 170 kBq.