Simulation de la dtection du rayonnement gamma par un dtecteur germanium Utilisation des plateformes

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Simulation de la détection du rayonnement gamma
par un détecteur germaniumUtilisation des
plate-formes G.A.T.E. et G.E.A.N.T.4

• COURTINE Fabien
• Equipe Thermoluminescence LPC

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SOMMAIRE

• Dispositif expérimental et problématique
• Résultats expérimentaux
• Modélisation avec G.A.T.E.

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Dispositif expérimental et problématique
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• Détection et quantification de radionucléides
  émetteurs gamma (20-1500 keV) dans des solides ou
  des liquides avec un semi-conducteur (détecteur
  germanium)
• Deux géométries sont utilisées
• Géométrie puits

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Géométrie marinelli
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étalonnage en efficacité nombre de coups dans
le photopic (N) /activité massique de
léchantillon (A en Bq/kg)
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• étalonnage en efficacité évaluation du rapport
  N/A pour différentes énergies
• Problèmes
• N/A dépend de la nature du milieu, des effets de
  matrice
• On ne dispose pas déchantillon de référence pour
  tous les radioéléments

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• Peu de radionucléides dactivité connue dans des
  échantillons standards (roches notamment) sont
  utilisables à cause du biais introduit par les
  cascades
• But de la modélisation
• Lissage et interpolation des résultats
  expérimentaux
• courbes efficacité f(E)
• Calcul des coefficients dauto-absorption

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Etat de la situation

• Standards  multigamma  commerciaux
• Logiciels commerciaux
• Littérature MCNP et programmes  maison 
• Approche expérimentale (Equipe TL, LPC)
• Choix de GEANT/GATE
• GEANT 4 paraît bien adapté
• Sections efficaces validées à basse énergie
• Permet des géométries complexes
• Permet de suivre les parcours jusquà une échelle
  très petite
• Nécessité de maîtriser le C
• GATE
• Il sagit dune interface utilisateur basée sur
  GEANT4. Cest une interface conviviale qui ne
  nécessite pas de connaître le C mais qui est
  plus limitée que GEANT4.
• Dans un premier temps nous avons testé GATE

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Résultats expérimentaux
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Mesure de lefficacité de comptage en fonction de
la position de la source dans laxe du détecteur
pour deux sources ponctuelles.137CS raie à 662
keV
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137Cs raie à 32 keV
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60Co 1250 keV
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Modélisation avec G.A.T.E.
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Modélisation avec GATE du détecteur avec ses
cotes nominales
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Les courbes précédentes montrent la nécessité de
prendre en compte les zones mortes implantation
de bore le long du puits de germanium (épaisseur
400 µm)diffusion de lithium sur la paroi
externe du cristal (épaisseur 1 mm)
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Modélisation avec les zones mortes données par le
commercial
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Modélisation avec des zones mortes de différentes
épaisseurs
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Modélisation avec un gradient dépaisseur pour la
zone morte
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Conclusion

• A 32 keV pour la zone morte avec un profil à
  gradient dépaisseur, on a un bon accord
  théorie-expérience
• th/exp (0.972/-0.077)
• Écart maximale 2.75
• Le profil de zone morte est-il réaliste bien
  quil donne de bons résultats?
• La zone morte extérieure doit être évaluée de la
  même manière en utilisant la raie à 662 keV