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Fluo-X

Détecteurs Germanium pour de la détection Gamma

 

 
L’expérience FLUO-X

3 détecteurs de germanium autour du VAMOS et pointant vers la cible

A la suite des mesures de temps de fission réalisées récemment au GANIL par la technique de blocage cristallin, un nouveau programme a été entrepris pour mesurer les temps de fission d’ éléments superlourds dans la région Z=120, ainsi que les temps d’évaporation de noyaux exotiques de masse moyenne par la méthode « de l’horloge atomique ». Cette technique permet de déduire les durées de vie de noyaux composés produits par fusion en mesurant le taux d’émission des raies X caractéristiques de ces noyaux, raies X issues de la décroissance des lacunes électroniques en couche profondes créées durant la collision, connaissant la durée de vie atomique de ces lacunes. Deux expériences ont été ainsi réalisées en 2009 utilisant un dispositif expérimental très semblable pour lequel la détection des rayons X est naturellement un point clé.

 
La détection gamma

3 détecteurs de germanium autour du VAMOS et pointant vers la cible.

Afin d’obtenir une grande efficacité de détection, requise par le caractère exotique des noyaux étudiés, ainsi qu’une bonne résolution en énergie, des détecteurs Germanium HPGe ont été employés pour la détection d’X, dans une géométrie très compacte afin de couvrir un grand angle solide. L’objectif étant de mesurer non seulement les raies XK mais aussi les raies XL , les détecteurs de Ge ont été utilisés sous vide ce qui permet d’éviter l’absorption des X dans les parois de l’enceinte à vide, qui contient notamment les détecteurs de fragments chargés, fonctionnant en coïncidence avec les détecteurs d’ X et permettant de sélectionner les mécanismes de réaction. Tout cet ensemble travaillait en coïncidence avec le spectromètre VAMOS du laboratoire GANIL. Les 3 cristaux de germanium pointent sur la cible et sont placés à 120 degrés les uns des autres, comme le montre la figure 1. L’extrémité de l’enceinte enfermant le cristal a été spécialement adaptée par le fabricant CANBERRA pour réduire l’absorption des X de basse énergie ( fenêtre de carbone mince) et pour se rapprocher au plus près de la cible. Dans ce but une bride tournante a été ajoutée entre le réservoir Dewar et le nez du détecteur contenant le cristal de Ge pour être capable de fonctionner sous vide.

Ensemble mécanique mobile pour les détecteurs de germanium

Vue de la plaque en acier inoxydable utilisée comme support pour le détecteur gamma

Support et alignement d’un détecteur de germanium sur sa mécanique

 

Le service Détecteurs (en collaboration avec le groupe SRM) a pris en charge la réalisation du support des détecteurs gamma. La base de ce support consiste en une plaque sur laquelle est soudée un demi-hémisphère comportant 4 piquages. Les détecteurs de germanium passent par les 3 premiers piquages et sont liés à trois bras de soutien. La quatrième bride est centrale, aligné avec la ligne de faisceau et possède un soufflet d’ajustement. Le fond plat est fait d’acier inoxydable de 10 millimètres d’épaisseur et est illustré sur la figure 2. Cette plaque sert également de couvercle pour l’enceinte à vide construit par le GANIL où tous les autres détecteurs de FLUO-X prennent place. La distance entre un cristal de germanium et la cible est réglable de 40 à 90mm et le vide est gardé grâce à un soufflet, quelque-soit la position des détecteurs. Un mécanisme mobile a été conçu pour se positionner précisément et a été intégré dans le bras de soutien. Il est composé d’un chariot glissant sur deux rails, translatant à l’aide d’une vis à bille actionnée par un volant. Un appareil de mesure aide à régler manuellement la distance désirée qui est alors verrouillée par des butées sur les rails. La figure 3 montre le support des modules et l’alignement de la mécanique. Ensuite chaque module est monté un à un sur la plaque support.

 
Upgrade du projet FluoX

Moteur pour la mise en rotation du porte cible

 

Cibles sur leur couronne

Nouvelle CAO FluoX

 

Après quelques mois d’utilisation, il a été demandé au service RDD de faire évoluer l’expérience. L’idée est de ce projet est d’utiliser la plaque en Demi-sphère déjà existante et d’y intégrer un système de distributeurs de cibles. Ce système doit permettre de changer de cibles aisément sans à avoir ouvrir le chambre grâce à un petit moteur posé à l’extérieur de l’enceinte et ne devant pas gêner les détecteurs à Germanium.

 

Cette plaque sera montée à une nouvelle enceinte à vide étudiée par le service et dans laquelle seront intégrés les détecteurs d’Indra (chambre de ionisation...).

Cette expérience aura lieu au Ganil à l’automne 2013.

 

 

Contact  : B. Génolini

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