Etude de faisabilité, conception, réalisation et tests d'un prototype de spectrométrie gamma au germanium fonctionnant sans azote liquide

par Laurent Loubet

Thèse de doctorat en Physique nucléaire appliquée

Sous la direction de Jean Castor.

Soutenue en 1998

à Clermont-Ferrand 2 .


  • Résumé

    La spectrométrie gamma permet de nombreuses applications en physique fondamentale comme en physique appliquée. Parmi les appareils utilisés dans ce type de diagnostic, les détecteurs à semi-conducteur au germanium sont particulièrement performants. Ces derniers sont en effet capables de fonctionner dans un large domaine d'énergie avec un rendement satisfaisant et surtout une finesse de mesure (chiffrée par la Largeur Totale à Mi-Hauteur) incomparable. Les performances de ces détecteurs germanium ne s'obtiennent qu'en les maitenant à très basse température (-180°C). La solution classique qu'est l'utilisation d'azote liquide pour obtenir ce refroidissement pose les problèmes d'approvisionnement et de manutention bien connus. Le travail de cette thèse est donc de proposer un dispositif de refroidissement permettant de faire fonctionner un détecteur germanium de façon autonome tout en conservant des performances spectroscopiques intéressantes. Le critère retenu pour une utilisation d'un tel détecteur est une LTMH<10keV sur le pic à 1332 keV du Co. Le dispositif de refroidissement menant à l'autonomie et à la facilité d'emploi du système est basé sur le refroidissement thermoélectrique (effet Peltier). Pour cela les détecteurs au germanium sont d'abord étudiés globalement d'après les critères de spectroscopie gamma habituels (rendement et résolution) et comparés à d'autres appareils existants. Le germanium est alors vu plus finement, à l'échelle atomique, afin de comprendre et de modéliser l'influence de la température sur ses performances (en particulier l'évolution des courants de fuite, des bruits et du rendement avec la température). Ceci permet de définir une plage de fonctionnement (T voisine de -100°C) compatible avec nos contraintes. Le refroidissement Peltier est alors détaillé ce qui permet de concevoir, d'adapter et d'optimiser le montage qui permettra d'atteindre cette gamme de température. L'ensemble germanuim refroidi par effet Peltier a été construit, son fonctionnement et ses performances sont donnés dans cette thèse. Les objectifs initiaux ont été atteints puisque la mesure avec cet appareil a permis d'obtenir LTMH=8keV(à 1332). Les résultats de ce dispositif sont donc extrêment prometteurs et les développements possibles sont donnés en conclusion

  • Titre traduit

    Research on a prototype of gamma detector with germanium cooled without liquid nitrogen. Theorical study, design and experimental results


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Informations

  • Détails : 2 vol. ( pagination multiple)
  • Notes : Thèse confidentielle jusqu'en [2008]

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Bibliothèque Clermont Université (Aubière). Section Sciences et Techniques.
  • Disponible pour le PEB
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