Utilisation de nouveaux détecteurs et de nouvelles molécules scintillantes associées pour la mesure des émetteurs alpha par scintallation liquide alpha

par Anne Reboli

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Jean-Claude Mialocq.


  • Résumé

    LA SCINTILLATION LIQUIDE ALPHA EST UNE TECHNIQUE ANALYTIQUE PERMETTANT DE DETECTER DE TRES FAIBLES CONCENTRATIONS D'EMETTEURS ALPHA DE MANIERE SIMPLE ET RAPIDE. CEPENDANT CETTE TECHNIQUE EST LIMITEE PAR SA MODESTE RESOLUTION RELATIVE EN ENERGIE (LARGEUR A MI-HAUTEUR D'UN PIC EXPRIME EN keV RAPPORTEE A L'ENERGIE DU PIC, EN keV): DE 5 A 7% COMPAREE A CELLE DES DETECTEURS AU SILICIUM QUI PEUT ATTEINDRE 0,2%. L'AMELIORATION DE LA RESOLUTION EST DONC UN ENJEU MAJEUR POUR CETTE TECHNIQUE. CECI PASSE PAR LE TEST DE PHOTODETECTEURS MIEUX ADAPTES QUE LES TUBES PHOTOMULTIPLICATEURS UTILISES ACTUELLEMENT ET PAR L'ETUDE DE MELANGES SCINTILLANTS PLUS EFFICACES. DANS CE BUT, UN NOUVEAU DISPOSITIF UTILISANT UNE PHOTODIODE A AVALANCHE (PDA) A ETE MIS AU POINT. IL EST COMPOSE D'UNE CUVE DE 10 mm DE DIAMETRE ET DE 5 mm D'EPAISSEUR CONTENANT LE LIQUIDE SCINTILLANT ACCOLEE PAR L'INTERMEDIAIRE D'UN FLUIDE D'INDICE DE REFRACTION PROCHE DE 1,5 A LA PHOTODIODE A AVALANCHE D'UN DIAMETRE DE 16 mm. LES PARAMETRES DE FONCTIONNEMENT DU DETECTEUR, LA TEMPERATURE ET LA COMPOSITION DU LIQUIDE SCINTILLANT ONT ETE OPTIMISES AFIN D'AMELIORER LA RESOLUTION EN ENERGIE: 200 keV FWHM POUR LE THORIUM 232 (4010 keV) ET 260 keV FWHM POUR LE POLONIUM 216 (6785 keV). NOS RESULTATS MONTRENT QUE L'AMELIORATION DE LA RESOLUTION EST DUE A UNE MEILLEURE UNIFORMITE DE LA SURFACE PHOTOSENSIBLE ET NON PAS A L'AUGMENTATION DE L'EFFICACITE QUANTIQUE DU DETECTEUR. D'AUTRES AMELIORATIONS SONT RENDUES POSSIBLES PAR L'UTILISATION DE MOLECULES SCINTILLANTES PLUS EFFICACES ET FLUORESCANT A DES LONGUEURS D'ONDE OU LA SENSIBILITE DES PDA EST PLUS GRANDE (ENTRE 450 ET 550 nm).

  • Titre traduit

    Application of avalanche photodiodes for the measurement of actinides by alpha liquid scintillation counting


  • Résumé

    ALPHA EMITTERS ANALYSIS USING LIQUID SCINTILLATION SPECTROSCOPY IS OFTEN USED WHEN SENSITIVITY AND FAST SAMPLES PREPARATION ARE THE IMPORTANT POINTS. A MORE EXTENSIVE USE OF THIS TECHNIQUE IS UNTIL NOW LIMITED BY ITS POOR RESOLUTION COMPARED TO ALPHA PARTICLE SPECTROSCOPY WITH SEMICONDUCTOR DETECTORS. TO IMPROVE THE RESOLUTION AND THUS PROMOTE THIS METHOD FOR THE MEASUREMENT OF ACTINIDES IN ENVIRONMENT, WE HAVE TESTED SILICON AVALANCHE PHOTODIODES (APD) AS NEW DETECTORS FOR SCINTILLATION PHOTONS. THE SET-UP CONSISTS OF A LARGE AREA AVALANCHE PHOTODIODE (16 mm DIAMETER) COUPLED TO A THIN VIAL CONTAINING ALPHA-EMITTERS WITHIN A LIQUID SCINTILLATION COCKTAIL. AFTER OPTIMIZATION OF SEVERAL PARAMETERS LIKE BIAS VOLTAGE, TEMPERATURE, COUNTING GEOMETRY AND COMPOSITION OF THE SCINTILLATING COCKTAIL, ENERGY RESOLUTIONS HAVE BEEN FOUND TO BE BETTER THAN THOSE OBTAINED WITH STANDARD PHOTOMULTIPLIER TUBES (PMT): 5% (200 keV FWHM) FOR THORIUM 232 AND 4. 2% (240 keV FWHM) FOR PLUTONIUM 236. OUR RESULTS SHOW THAT THE IMPROVEMENT IS DUE TO LESS FLUCTUATION ASSOCIATED WITH LIGHT COLLECTION SINCE THE SPATIAL RESPONSE OF APDS IS MORE UNIFORM THAN THAT OF PMTS. THE EXPECTED GAIN ON QUANTUM EFFICIENCY (80% FOR APDS INSTEAD OF 25% FOR PMTS) IS NULLIFIED BY A CORRESPONDING INCREASE ON ELECTRONIC NOISE AND EXCESS NOISE FACTOR. SIGNIFICANT BETTER RESULTS ARE FORESEEN BY USING GREEN SCINTILLATORS (450-550 nm WAVELENGTHS REGION) WITH LARGER STOKES-SHIFT AND BLUE-ENHANCED APDS WHICH REACHE THEIR MAXIMUM QUANTUM EFFICIENCY IN THIS REGION.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (150 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 137-144

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2005)236
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