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Du monodétecteur au multidétecteur

On évoque ici la détection des neutrons à base de compteurs à gaz qui, hors imagerie, reste la plus performante car, presque insensible aux rayons gamma. Les grandes lignes de l'évolution des détecteurs intégrateurs est décrite séparemment.

Les multi- ou poly-détecteurs utilisant cette technologie sont des dispositifs qui comptent les neutrons tout en localisant leur point d'impact de façon plus ou moins précise. On les nomme donc PSD pour "Position Sensitive Detectors". L'essentiel de leur évolution a été axé à la fois vers une amélioration de la précision de localisation et l'augmentation du domaine spatial couvert. La localisation reste à l'échelle du centimètre alors que les dispositifs intégrateurs permettent une localisation de type photographique.

Le monodétecteur roi

Les monodétecteurs de type compteurs proportionnels à gaz étaient la règle en 1971. Ils sont une évolution des chambres à ionisation des pionniers de la neutronique.

Sur la photo de 1949 on voit le spectromètre à neutrons avec lequel Clifford Shull a mené une partie des recherches qui lui ont valu un prix Nobel de physique en 1994. Comme on le voit sur la photo, l'instrument est doté d'un monodétecteur de neutrons pouvant tourner dans le plan horizontal autour de l'échantillon. Il y a une grande ressemblance entre cet instrument de 1949 et des instruments de l'ILL des débuts comme les diffractomètres D2, D5, D8, D9. La situation va radicalement changer avec le développement de multidétecteurs de plus en plus grands.

1949 - Diffractomètre neutron à double monochromateur de Wollan et Shull. Le cylindre noir est la protection du monodétecteur tournant
©1949 ORNL, T.E. Mason et al. 2013
1974 - Diffractomètre à neutrons polarisés de l'ILL. Le cylindre vert, précédé d'un cône blanc, est la protection du monodétecteur tournant
©1974 Téléphérique Photo, Grenoble

Parce que l'échantillon diffuse les neutrons dans toutes les directions, le rève du physicien est de disposer d'un détecteur sphérique couvrant presque 4π steradiant. Mais est ce réalisable ?

Pour ce qui concerne les compteurs de neutrons, à l'ILL la bataille débute dès 1970 avec D6 et ses monodétecteurs mobiles. En parallèle des détecteurs à localisation sont inventés qui sont d'abord linéaires (droits ou courbes)  qu'on appelle ici "multidétecteurs 1D" puis, tès vite, qui sont bidimensionnels (plans ou courbes) et qu'on appelle ici "multidétecteurs 2D".

Plusieurs technologies s'affrontent de part le monde avec des fortunes diverses mais le groupe détecteur de l'ILL se concentrera sur un petit nombre d'entre elles.

 

Paver la sphère
Multidétecteurs 1D
Multidétecteurs 2D

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Dernière mise à jour: 12 October 2021