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Monodétecteurs et moniteurs

Les moniteurs à l'ILL

Un moniteur est un détecteur de faible efficacité que l'on place dans le faisceau avant l'échantillon afin de mesurer le flux de neutrons que celui-ci va recevoir. Il est donc généralement dans un flux de neutrons intense et est soumis à un niveau de rayonnement gamma souvent important.

Schéma des premiers moniteurs ILL
©1972 ILL, Jean Jacobé
En bas moniteur BF3 développé en 1972. En haut, moniteur 3He à fil développé en 1987
©ILL, A. Filhol

Les moniteurs du début

Les premiers moniteurs, de forme carrée, ont été développés par Jacobé en 1972 [1]. Ils étaient à gaz BF3, l'3He étant jugé trop cher, et avaient des fenêtres rondes en céramique de taille suffisante pour les faiceaux de la majorité des instruments. Jacobé raconte :

A cette occasion, j'ai découvert que l'introduction de BF3 dans le boitier, produisait un léger dépôt de Bore sur les parois, ce qui permettait d'obtenir des moniteurs à très faible efficacité, donc adaptés aux flux importants.

André Rambaud effectuait les évaporations de bore naturel enrichi en 10B au CEA qui était le seul en France à posséder une unité de production de BF3. Le test du dépôt de bore était fait à l'ILL en fin de montage. Le remplissage se faisait avec de 1% d'argon et 5% de CO2.
Pour le diffractomètre 4-cercles D8 dont le faisceau faisait moins de 1 cm2 au niveau de l'échantillon, Jacobé a développé en 1973, un moniteur à dépôt de Bore de seulement 4 cm de diamètres.

Les moniteurs rectangulaires à fil ont été développés par Dominique Feltin en 1987 [2]. Ils sont à 3He sous faible pression et leurs fenêtres sont en aluminium. Le montage du fil était fait à l'ILL, la soudure du couvercle à la S.N.L.S à Saint-Romans, le remplissage et le queuesotage à l'ILL.

Innovation ILL : Moniteur à couche mince BF3 solide

Références
1 - Note technique S-T72 /800-JJ/SN
2 - Note technique DIM-87/013-DF/ngd

L’instrumentation et la mesure en milieu nucléaire, Ed. du Moniteur, Paris, 2018

Moniteurs à fission d'uranium
La chambre à fission du moniteur est remplie d'argon et ses parois sont recouvertes d'une couche l'uranium qui sert de convertisseur. Les neutrons incidents fissionnent l'isotope 235U et les fragments produits ionisent le gaz. Ce type de détecteur est peu sensible à une ambiance gamma, même élevée.

Qu'a fait l'ILL dans ce domaine ?

<https://www.radiation-dosimetry.org/what-is-fission-chamber-wide-range-detector-definition/>

Moniteurs à ???? à parois fines

Vers ????, l'ILL développe un nouveau type de moniteur qui minimise la quantité de matière placé dans le faisceau. ?????? description et photo ????? Si les anodes des divers tubes sont résistives et chainées, alors le moniteur peux être utilisé pour faire une imagerie grossière du faisceau en utilisant la technique dite de "division de charges".

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Référence ?????

Innovation ILL : ce type de moniteur est une invention ILL et est largement utilisé aillleurs

Monodétecteurs à l'ILL

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

Dès ????, 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 !

En 1971, les monodétecteurs sont encore l'outil de base pour la détection des neutrons. Pour couvrir une portion de l'espace, 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 son 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. Jean Jacobé raconte :

Pour les préamplificateurs de Charges (PAC), j'ai développé (avec des composants implantés sur un circuit imprimé) ; un ensemble (Pré-ampli, ampli-discriminateur et monostable) qui délivrait en sortie un signal de 5volt pour le traitement par un module logique, et visualisation sur ordinateur.
Par la suite, j'ai contacté une entreprise pour intégrer cela sous une forme hybride sur un support céramique (dimensions: 50x20x5mm). Il devenait donc possible de positionner beaucoup plus de PAC sur une même carte mère. A. Rambaud m'a beaucoup aidé pour ces développements.

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

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Dernière mise à jour: 28 November 2021