Développement de calorimètres métalliques magnétiques pour le spectrométrie bêta

Development of metallic magnetic calorimeters for beta spectrometry

• Auteur / Autrice : Cindy Le Bret
• Direction : Philippe Cassette
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 07/09/2012
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Modélisation et Instrumentation en Physique, Energie, Géosciences et Environnement (Orsay, Essonne ; 2010-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire national Henri Becquerel (France) - Laboratoire National Henri Becquerel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Cassette, Jules Gascon, Abdelmjid Nourreddine, Mohammed Reza Ansari Foumani, Pierre de Marcillac, Carine Michotte
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jules Gascon, Abdelmjid Nourreddine

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rayonnements ionisants -- Mesure

Poids et mesures

Basses températures -- Recherche

Physique nucléaire -- Instruments

Mots clés libres

Calorimètres métalliques magnétiques

Métrologie des rayonnemenst ionisants

Données nucléaires

Bêta spectrométrie

Metallic magnetic calorimeters

Ionizing radiation metrology

Nuclear data

Beta spectrometry

Résumé

L'objectif de ce travail de thèse est de démontrer le potentiel des calorimètres métalliques magnétiques pour la spectrométrie bêta via une mesure du spectre du 63-Ni. Ce nucléide fait partie des émetteurs bêta pour lesquels la théorie est connue et les calculs crédibles. Nous proposons une méthode d'observation expérimentale du spectre, à basse énergie surtout, permettant de valider les calculs théoriques.Un traitement des données spécifique à l'établissement d'un spectre continu a été établi et optimisé, prenant en compte les paramètres d'une mesure cryogénique avec un calorimètre métallique magnétique et les exigences de la spectrométrie bêta.Deux types de sources ont été réalisés, un dépôt sous forme de sel de nickel à partir d'une goutte séchée de solution de NiCl2 et un dépôt métallique de nickel issu d'une électrodéposition. Les sources électrodéposées se sont révélées être le type de source adéquate pour la spectrométrie du 63-Ni.Les performances des calorimètres métalliques magnétiques, parmi lesquelles le fort rendement de détection ou le faible seuil en énergie, permettent d'obtenir des résultats suffisamment précis pour la validation expérimentale des calculs théoriques.

The aim of this thesis is to demonstrate the potential of metallic magnetic calorimeters for beta spectrometry by measuring the spectrum of 63-Ni. This nuclide is one of the beta emitters for which theory is well-known and calculation reliable. We propose a method for experimental observation, especially at low energies, which allows to validate the theoretical calculation.A dedicated data analysis has been established and optimized. It takes into account the parameters of a cryogenic measurement and also the specific requirements of beta spectrometryTwo types of sources have been realized, a deposit of nickel salt from a dried drop of a solution of NiCl2 and a metallic electroplated source of Ni. The electroplated sources turn out to be the appropriate type of source for 63-Ni spectrometry.The performances of metallic magnetic calorimeters, such as high detection efficiency and low energy threshold, lead to results precise enough to validate experimentally the theory.