Caractérisation numérique de la technique de spectrométrie gamma par simulation Monte-Carlo. Application à la datation d'échantillons envrionnementaux

par Deborah Degrelle

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Jean-Emmanuel Groetz.

Soutenue le 22-03-2017

à Bourgogne Franche-Comté , dans le cadre de École doctorale Carnot-Pasteur (Besançon ; Dijon ; 2012-....) , en partenariat avec Laboratoire chrono-environnement (Besançon) (laboratoire) , Université de Franche-Comté (établissement de préparation) et de Laboratoire Chrono-environnement / LCE (laboratoire) .


  • Résumé

    Caractérisation numérique de la technique de spectrométrie gamma par simulation Monte-Carlo : Application à la datation d'échantillons environnementaux.Résumé :Afin d'optimiser la détermination de l'activité d'échantillons environnementaux, l'étalonnage en efficacité de la chaîne spectrométrique se doit d'être de bonne qualité. Le travail de cette thèse consiste à rassembler les problématiques principales : les phénomènes d'auto-absorption et de coïncidence. Ces effets sont traités par métrologie et simulation Monte-Carlo (MCNP6), impliquant la bonne modélisation préalable de nos détecteurs. Le problème d'auto-absorption est dominant lorsque le standard utilisé pour l'étalonnage en efficacité a des caractéristiques physico-chimiques différentes des échantillons. Un étalonnage numérique semble plus approprié et nous l'appliquons à une archive sédimentaire du lac de Longemer (France). Nous proposons une méthode nouvelle se basant sur une mesure expérimentale ajustée numériquement afin de déterminer le coefficient d'atténuation massique des échantillons. Il est alors possible de remonter à une composition chimique fictive qui permettra d'utiliser la simulation Monte-Carlo pour réaliser l'étalonnage. Ainsi, à 59,54 keV la correction de l'auto-absorption peut atteindre 24 %. Les phénomènes de coïncidence peuvent également être corrigés par simulation. Le logiciel ETNA permet cette correction mais ne permet pas la modélisation d'un détecteur puits. Dans le but de corriger l'efficacité de notre détecteur puits, possédant une géométrie propice aux coïncidences, nous utilisons le transfert de rendement qui lui est adaptable pour n'importe quelle géométrie. Les résultats par cette méthode sont validés par MCNP6 et Génie 2000 sur les énergies principales du 214Bi.

  • Titre traduit

    Gamma-ray characterization with Monte-Carlo calculations : Application to environmental sample measurements and dating


  • Résumé

    In order to improve the determination of environmental samples activity, the detector efficiency calibration must be reliable. These studies deal with the main issues in gamma-ray spectrometry: the self-absorption and the true coincidence summing effects (TCS). These phenomena are studied by metrology and Monte-Carlo simulation (MCNP6) that imply the faithful of our detector models in relation to the experimental device. The self-absorption problem is the main one when the used standard for efficiency calibration has not the same physical and chemical characteristics than samples. A numerical calibration seems to be more suitable and we apply it for Longemer lake archives (France). A new method is proposed where an experimental measurement is processed through numerical simulations to determine the mass attenuation coefficient of the samples. It makes it possible to define a virtual chemical composition to use Monte-Carlo simulation. Then the numerical calibration at 59.54 keV gives a 24% self-absorption correction. The TCS problems can also be corrected by simulation. The ETNA software can determine this correction but it doesn’t make the well type detector model possible, with a geometry conducive to TCS effects. With the aim of correcting the efficiency of our well detector, the efficiency transfer, which can be adjusted to any device, is used. The results with this method are validated by MCNP6 and Genie 2000 software on the main lines of 214Bi.


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Informations

  • Sous le titre : Caractérisation numérique de la technique de spectrométrie gamma par simulation Monte-Carlo. Application à la datation d'échantillons envrionnementaux
  • Détails : 1 Vol.( 172 p.)
  • Annexes : Bibliogr.p. 163-169
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