Résumé de la thèse
Le Laboratoire de Métrologie et de Dosimétrie des Neutrons (LMDN), de l’IRSN, est le laboratoire associé pour les activités en dosimétrie des neutrons. A ce titre, il dispose de l’accélérateur AMANDE, installation permettant de générer des neutrons de 2 kev à 20 MeV. Pour que cette dernière constitue une référence métrologique, il est nécessaire de lui adjoindre une chaîne de caractérisation assurant la mesure absolue des champs mono-énergétiques de neutrons ainsi produits en terme d’énergie et de fluence : c’est le développement d’un tel système (télescope à protons de recul : TPR) qui a été réalisé dans le cadre de cette thèse de doctorat.
Le télescope à protons de recul est un système de détection des protons, produits de la diffusion élastique d’un neutron sur une cible appelée convertisseur. Pour couvrir le large domaine en énergie des neutrons produits par l’installation AMANDE, deux systèmes ont été conçus durant cette thèse : le premier à base de capteurs CMOS (TPR-CMOS) est dédié aux plus hautes énergies ; le second est une micro-chambre à projection temporelle (µ-TPC neutron) utilisé pour les plus basses énergies. Ces deux prototypes sont le fruit des collaborations respectives avec le laboratoire RAMSES de l’IPHC de Strasbourg pour le premier et avec une équipe du LPSC de Grenoble pour le second.
Pour chacun de ces dispositifs, le cahier des charges a été élaboré, puis modélisé par le code MCPNX, afin d’optimiser chaque partie constitutive en regard des performances recherchées : deux premiers prototypes sont donc opérationnels à l’issue de ce travail. Plusieurs campagnes de mesures ont également eu lieu, après installation des deux détecteurs sur AMANDE.
Les premiers résultats expérimentaux sont encourageants et permettent de valider les deux concepts choisis en début de thèse. Dans le cas de la chambre µTPC, l’efficacité du système a été évaluée à environ 10–4 pour les alphas de recul ; elle est bien supérieure aux performances d’autres TPR.
Les travaux se poursuivront afin d’optimiser les performances des détecteurs, en particulier les systèmes d’acquisition, et surtout de qualifier métrologiquement les équipements : traçabilité aux grandeurs primaires, maîtrise et justification des grandeurs mesurées ainsi que des incertitudes associées.
Texte intégral
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