Acquisition multiparamétrique de signaux de décroissance radioactive pour la correction des défauts instrumentaux : application à la mesure de la durée de vie du 19Ne

Multiparametric acquisition of radioactive decay signals for instrumental defects correction. : application to the 19Ne lifetime measurement

• Auteur / Autrice : Cathy Fontbonne
• Direction : Stéphane Normand, Xavier Fléchard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 01/02/2017
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (1947-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Caen Normandie (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Gerda Neyens
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Normand, Xavier Fléchard, Bertram Blank, Philippe Cassette, François De Oliveira Santos
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bertram Blank, Philippe Cassette

Mots clés

Mots clés contrôlés

Période radioactive

Traitement du signal -- Techniques numériques

Mesure

Calcul d'erreur

Incertitude de mesure

Mots clés libres

Mesure de précision

Aquisition numérique

19Ne

Période radioactive

Résumé

L’objectif de cette thèse est de proposer une méthode de mesure précise d’une période radioactive de l’ordre de quelques secondes. L’acquisition numérique temps réel FASTER permet d’accéder aux caractéristiques physiques du signal induit par la détection de chaque désintégration lors de la décroissance radioactive. La sélection des données de comptage peut se faire par une analyse optimisée post-expérience. Ainsi, après avoir établi les facteurs d’influence de la mesure (variation d’empilements, de gain des tubes photomultiplicateurs, de la ligne de base électronique), il est possible, a posteriori, de calculer leur impact sur l’estimation de la période radioactive, et de choisir un seuil en énergie déposée, ainsi qu’un temps mort qui minimisent leurs influences. Cette thèse propose, par ailleurs, une méthode pour mesurer, puis compenser les variations de ses grandeurs. Cette méthode a été appliquée pour l’estimation de la période radioactive du 19Ne avec une incertitude relative de 1,2.10⁻⁴ : T_{1/2}=17,2569(21) s.

The aim of this thesis is to propose a method for precise half-life measurements adapted to nuclides with half-lives of a few seconds. The FASTER real-time digital acquisition system gives access to the physical characteristics of the signal induced by the detection of each decay during the counting period following beam implantation. The selection of the counting data can be carried out by an optimized post-experimental offline analysis. Thus, after establishing the influence factors impacting the measurement (pile up, gain and base line fluctuations), we are able to estimate, a posteriori, their impact on the half-life estimation. This way, we can choose the deposited energy threshold and dead time in order to minimize their effect. This thesis also proposes a method for measuring and then compensating for influence factors variations. This method was applied to estimate the 19Ne half-life with a relative uncertainty of 1.2 10⁻⁴ leading to T_{1/2} = 17.2569 (21) s. This is the most precise measurement to date for this isotope.