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CLYC

R&D de matériaux scintillants

 

Principe

Fig.1 : Graphe PSD pour le cristal CLYC

Fig.2 : Graphe PSD pour un Crystal de LaBr3 : Ce et un scintillateur phoswich. Les contributions du CLYC et du LaBr3 se sont bien séparées

Depuis quelques années, le groupe R&D Détecteurs continue une activité de recherche sur des nouveaux matériaux scintillants dans des expériences de physique nucléaires.

En particulier nous avons récemment concentré notre attention sur l’étude des propriétés de détection de scintillateurs Elpasolite en configuration « phoswich » (« phosphor sandwich » i.e. une combinaison des scintillateurs optiquement couplées entre eux).

Les scintillateurs Elpasolite ont la capacité de détecter des neutrons dans un environnement rempli de rayon gamma grâce à la réaction de capture de neutron sur le 6Li : 6Li(n,t)α. Le cristal CLYC est caractérisé par un rendement de lumière de 20 ph/keV. Il a une décroissance rapide de 50ns et de longueur totale de 1µs et un pic de d’émission maximal à la longueur d’ondes de 370nm.

Dans notre activité de R&D, nous avons concentré notre attention sur la faisabilité d’un détecteur solide et compact avec une discrimination de détection n/gamma basée sur l’utilisation de la technologie phoswich. Avec cette approche, même les petits volumes de cristaux Elpasolite peuvent être utilisés d’une façon rentable lorsqu’ils sont combinés avec des matières moins chers et / ou complémentaires. Le but suprême serait d’associer le phoswich avec des détecteurs HPGe dans une géométrie compacte pour détecter des neutrons, avec bonne efficacité, en coïncidence avec des rayons gamma de sources exotiques produites dans des installations de faisceaux d’ions radioactifs de aujourd’hui ou des nouvelles générations.

Pour cette étude nous avons évalué le couplage d’un cristal CLYC, équipé de deux fenêtres d’entrée, à un autre scintillateurr (LaBr3:Ce, CeBr3, SrI2:Eu, BGO) et nous avons examiné si, dans cette configuration, il était toujours possible d’exploiter les propriétés intéressantes des deux matériaux, comme la détection de neutrons, le haut rendement en lumière et le haut pouvoir d’arrêt. Dans ce but nous avons mesuré le rendement de lumière et la résolution d’énergie et nous avons exécuté le traitement de signal numérique pour les différentes phoswich testés.

 

Contact  : G. Hull

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IPN

Institut de Physique Nucléaire Orsay - 15 rue Georges CLEMENCEAU - 91406 ORSAY (FRANCE)
UMR 8608 - CNRS/IN2P3

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