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Détecteurs mono-canal

Les détecteurs mono-canal à l'ILL

Par commodité, les détecteurs mono-canal sont souvent appelés "monodétecteurs" ("single detectors" en Anglais) et c'est ce terme que nous utiliserons.

Au démarrage de l'ILL (1972), il n'existait encore que des monodétecteurs proportionnels à gaz BF3 ou 3He. L'ILL fait le choix de ce dernier gaz et privilégiera l'américain Reuter-Stokes comme fournisseur. Quelques rares monodétecteurs BF3 seront néanmoins utilisés comme, par exemple, sur D3 car Jacques Schweitzer en était un ardent défenseur.

Dès le départ, le groupe détecteur de l'ILL travaillait en étroite collaboration avec le groupe détecteur du CEA/LETI. Il n'est donc pas inutile d'évoquer les activités de ce dernier à cette époque encore pionnière pour la neutronique

Très tôt, le CENG/LETI (groupe R. Allemand) développe des monodétecteurs BF3 et 3He en s’appuyant sur les travaux de nombreux chercheurs du CERN (F.Sauli, G. Charpak, …) en particuliers et sur le développement de l’instrumentation nucléaire en général. Les mono- puis multidétecteurs seront fabriqués sous licence par diverses sociétés qui fabriquent aussi des détecteurs pour les rayons X et/ou la sécurité. Selon Michel Antoniades (LLB) la première est LCT qui arrête les détecteurs BF3 en devenant LCC, puis devient successivement LMT (P. Lécuyer), Xéram, Transcal, Dextray, Nardeux, EURISYS-Mesures, Canberra et enfin Mirion SA qui produira à Loches (37) jusqu'en 2020. Ouf !

Ces sociétés vont poursuivre la fabrication de monodétecteurs jusqu'à ce que Mirion SA décide de s'approvisionner en externe. Bien avant cela l'une des sociétés de la cascade ci-dessus arrête la production de multidétecteurs à gaz sous licence LETI, alors, sans doute à la toute fin des annnées 80, l'ILL et le LETI transfèrent leur technologie à la CERCA (maintenant FBFC Areva NP) qui n'en produira que durant quelques années.

Les choix de l'ILL

Compteur proportionnel BF3 similaire à ceux que l'ILL utilisait
© Centronix Ltd

En 1971, les monodétecteurs sont encore l'outil de base pour la détection des neutrons. Dans ces conditions, pour capter les neutrons dans une portion de l'espace autour de l'échantillon, on a le choix de faire tourner un détecteur ou d'en assembler plusieurs. Nous verrons que D6, instrument très ambiteux, fera les deux.

Dès le départ l'ILL fait le choix du tout-détecteur 3He, malgré un prix plus élevé, car on prévoit de haut taux de comptage du fait de la puissance du RHF et on recherche une efficacité maximale. L'ILL achète ses détecteurs crayons chez LMT (France) ou Reuter Stockes (USA) mais développe des électroniques appropriées à ses besoins. A ce propos Jean Jacobé raconte :

Pour les préamplificateurs de Charges (PAC), j'ai développé un ensemble (Pré-ampli, ampli-discriminateur et monostable) avec des composants implantés sur un circuit imprimé qui délivrait en sortie un signal de 5 volt pour le traitement par un module logique, et avec visualisation sur ordinateur.
Vers 1975, j'ai contacté une entreprise pour intégrer cela sous une forme hybride sur un support céramique (dimensions: 50x20x5 mm3). Il devenait alors possible de positionner beaucoup plus de PAC sur une même carte mère. A. Rambaud m'a beaucoup aidé pour ces développements.

Comme on le verra plus loin, les monodétecteurs se sont progressivement raréfiés car il s'avère plus efficace de les remplacer par de petits mutidétecteurs dit "oeil de mouche" ou, quand c'est possible, par des multidétecteurs toujours plus grands afin de capter un maximum de neutrons et ainsi de rentabiliser au mieux la coûteuse source de neutrons qu'est un réacteur nucléaire à haut flux.

Innovations ILL : choix du tout 3He et conception d'électroniques hybrides sur céramique, ce qui s'est avéré très utile pour le IN5 des débuts.

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Dernière mise à jour: 12 September 2022