TP
DEA Champs Particules Matiere
Paris VI, VII, XI
De
quoi s'agit-il ?
Dans ce TP d'initiation,
on propose d'étudier l'interaction entre les photons et la matière.
On étudiera essentiellement deux modes : l'effet photo-électrique
et l'effet Compton. Les photons de basse énergie sont absorbés
par les atomes du milieu avec émission d'électrons du cortège
atomique, c'est l'effet photo-électrique. Lorsque l'énergie
des photons augmente, un autre mécanisme prend progressivement le
relais, c'est l'effet Compton, c'est-àdire une diffusion du
photon incident sur un électron du milieu. Ces processus sont décrits
exactement en électrodynamique quantique.
En physique nucléaire,
on est le plus souvent amené à détecter des photons
d'énergie comprise entre 100 keV et quelques MeV. On a alors affaire
dans les détecteurs à une succession d'effets Compton aboutissant
à des effets photo-électriques. Avec des détecteurs
de bonne résolution en énergie, on peut séparer les
événements où toute l'énergie a été
collectée de ceux pour lesquels il y a eu échappement hors
du détecteur et collection incomplète.
On utilisera différents
détecteurs (scintillateurs + photomultiplicateurs, semi-conducteurs)
dont on comparera les performances en énergie et en temps avec les
photons émis à partir de sources radioactives. On étudiera
un circuit électronique de coïncidence entre deux détecteurs
: on appliquera cette technique pour améliorer le rapport signal
sur bruit d'un détecteur donné en le montant en anti-coïncidence
avec d'autres détecteurs. Ce procédé est couramment
utilisé dans les expériences de physique nucléaire
et on comparera les performances obtenues aux dispositifs existant.
Matériel
utilisé
-
Semi-conducteurs Ge,
scintillateurs BaF2, NaI, BiGO, photomultiplicateurs
-
Electronique NIM (division
du signal, amplis, portes d'intégration, coïncidences)
-
CAMAC (discriminateurs,
codeurs de charge)
Quelques
infos ...
-
W.R. Leo, Techniques
for nuclear and particle physics experiments, Springer Verlag