03 novembre 2008
Le nouveau compteur à billes en action

Photographie du prototype sphérique dans le laboratoire de MODANE

 

 

Il s’agit d’un nouveau détecteur gazeux massif basé sur une géométrie sphérique qui combine simplicité, robustesse et faible coût. Le détecteur allie un large volume de dérive et une amplification proportionnelle pour détecter les particules ionisantes ; une bille métallique placée au centre de la sphère et portée à une haute tension produit dans sa périphérie une avalanche dans le gaz.

 

Applications visées :
-         Physique des neutrinos de basse énergie
-         Applications industrielles autour de la détection neutronique

 

 
Le nouveau compteur à billes en action

Photographie du prototype sphérique dans le laboratoire de MODANE

La sphère est une ancienne cavité accélératrice du LEP, composée d’une enceinte sphérique en cuivre de 6 mm d’épaisseur et de 1.27 m de diamètre. Le détecteur est actuellement constitué d’une bille en acier inoxydable de 8 mm de rayon, portée à une tension positive de l’ordre de quelque kV (selon la pression et le gain souhaité). Le courant ionique est dérivé vers un amplificateur de charge permettant l’exploitation du signal par un convertisseur analogique numérique connecté à un ordinateur. La sphère est un détecteur scellé rempli d’un gaz approprié qui est dans ce cas utilisé comme cible active. Des tests ont montré qu’il pouvait tenir au moins 2 mois et demi sans renouvellement de gaz et sans altérer le gain du détecteur ni sa résolution en énergie.

 

Le champ créé par le détecteur est radial et a ainsi une dépendance en 1/r2.(1)  Ce champ a deux objectifs :

  • Faire dériver les électrons créés par l’interaction avec le gaz jusqu’au détecteur.

Produire une avalanche dans les 2 derniers millimètres près de la bille pour amplifier le signal.

Conçu pour étudier les oscillations des neutrinos ou d’autres propriétés comme le moment magnétique du neutrino, ou encore la détection des neutrinos émis lors d’une explosion de Supernova, ce nouveau concept s’ouvre aujourd’hui à d’autres applications potentielles.
Ainsi, grâce à son excellente résolution en énergie, sa robustesse et sa stabilité, d’infimes quantités de radionucléides peuvent être détectées, comme le radon ou le 210Po avec une précision exceptionnelle.
Rempli de 3He (2) il devient un détecteur des neutrons remarquable, capable de dépister de faibles sources neutroniques.
Cette année, le détecteur a été installé au laboratoire souterrain LSM de MODANE, dans le but de mesurer le flux des neutrons (très faible, de l’ordre de 10-6/cm 2/s) et leur spectre en énergie.
 

 

Les premières prises de données ont donné des résultats encourageants. Le taux des neutrons thermiques a été déterminé avec précision après deux mois de prise de données dans des conditions stables. Après ces premières investigations, on devrait pouvoir estimer le taux des neutrons rapides. Pour avoir une mesure précise des neutrons rapides, il faut fabriquer une nouvelle sphère en utilisant des matériaux sélectionnés pour la basse radioactivité et augmenter la quantité de 3He.

 

Auteur

 

 Ioannis GIOMATARIS

 


 1 Dépendance inversement proportionnelle au carré du rayon de la bille.
 2  Le 3He possède la caractéristique de capturer efficacement les neutrons lents

 

 

 

Maj : 03/11/2008 (2511)

 

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