Добірка наукової літератури з теми "Spectrométrie neutron"

Les neutrons sont étudiés dans des domaines divers en tant, par exemple, que particules d’intérêt pour la physique fondamentale, outil pour la biologie ou l'analyse élémentaire, ou encore danger pour l'Homme en radioprotection. La mesure de l'énergie des neutrons est indispensable pour l'ensemble de ces domaines, mais les caractéristiques des spectromètres peuvent varier grandement d'une application à l'autre. Dans le cadre de cette thèse, nous avons développé un télescope à protons de recul doté de capteurs à pixels CMOS ultra-rapides. Ce détecteur compact permet une reconstruction en temps-réel du spectre neutron jusqu'à de très hauts flux. Les applications développées au cours de ce thèse sont la mesure de précision auprès de l'accélérateur AMANDE entre 4 et 20 MeV, dans le cadre d’une collaboration avec l’IRSN-Cadarache, et la caractérisation des neutrons secondaires produits en salle de traitement de protonthérapie
Neutrons are studied in various domains as, for example, particles of interest in fundamental physics, tool in biology and elemental analysis, or danger for human in radioprotection. The measurement of the neutron energy is necessary in all these domains, but the characteristics of the spectrometers can vary greatly from an application to another. In the field of this thesis, we conceived a recoil proton telescope using ultra-fast CMOS pixels sensors. This compact detector allows a real-time reconstruction of the neutron spectrum up to very high flux. The applications developed during this thesis are precision measurement at the AMANDE accelerator between 4 and 20 MeV, as part of a collaboration with IRSN-Cadarache, and the characterization of secondary neutrons produced in protontherapy treatment rooms

Utilisation du formalisme des fonctions adaptées à la symétrie pour développera les différentes densités de probabilité intéressant les cristaux à désordre d'orientation. Obtention des sections efficaces de diffusion neutronique en fonction d'un petit nombre de coefficients independants, reflétant les propriétés de symétrie du cristal et de la molécule. Application à l'analyse des facteurs de structure de diffraction de monocristaux de néopentane et de perchlorate de potassium.

Le lien étroit existant entre la masse d'un noyau et son énergie de liaison fait de la masse un observable incontournable pour enrichir notre compréhension de l'évolution de la structure nucléaire dans des régions de la carte des noyaux éloignées de la vallée de la stabilité. Dans cette thèse deux régions présentant d'importants changements structurales sont étudiés à travers des mesures de masses de haute précision effectuées à ISOLDE/CERN avec le spectromètre ISOLTRAP. De nombreux résultats de spectroscopie nucléaire indiquent que la chaîne isotopique du chrome présente les changements structurales les plus importants dans toute la région de déformation nucléaire observée au sud du nickel 68. Cette thèse présente les premières mesures de haute précision des isotopes 58-63Cr grâce à des techniques de spectrométrie de masse de pointe faisant appel à l'utilisation d'un piège de Penning ainsi qu'à un spectromètre en temps de vol de type MRToF-MS. Les mesures ainsi obtenues sont jusqu'à 300 fois plus précises que celles disponibles dans la littérature actuelle. Au contraire des résultats précédents, ces nouvelles mesures suggèrent une évolution progressive de l'état fondamental des chromes vers la déformation aux abords de N=40. La question de la persistance de la fermeture de couche à N=28 dans la chaine de l'argon est aussi abordée dans le cadre de cette thèse de doctorat à travers la mesure des isotopes 46-48 de l'argon. Les résultats d'une précision améliorée confirment la présence d'une forte fermeture de couche à N=28 dans l'argon. Pour chaque jeu de données la procédure d'analyse est détaillée. L'implication pour la physique nucléaire des résultats expérimentaux obtenus sont discutés de manière phénoménologique ainsi qu'à travers des modèles représentant l'état de l'art de la recherche en physique nucléaire théorique
Due to their inherent relationship with the binding energy, nuclear masses are the fingerprint of all the interactions taking place within the nucleus. As such, precise and accurate mass values are an essential ingredient to the comprehensive understanding of nuclear phenomena in exotic regions of the chart of nuclides. In this thesis, two key regions exhibiting dramatic structural evolution are investigated by means of high precision mass measurements performed with the online mass spectrometer ISOLTRAP at ISOLDE/CERN. Numerous spectroscopy results indicate that the chromium isotopic chain exhibits the most dramatic structural changes within the region situated south of 68Ni. This thesis reports on the first high-precision mass measurements of the neutron-rich 58-63Cr isotopes using the well established Penning trap mass spectrometry technique as well as the MRToF-MS technique pioneered at ISOLTRAP in recent years. The obtained mass values are up to 300 times more precise than the ones currently available in the literature. At odds with previous results, the new mass values exclude a sudden onset of ground-state collectivity rather favouring a smooth transition towards deformation approaching N=40. The question of the persistence of the N=28 shell closure in the Argon chain is also studied in this PhD work through the measurement of the neutron-rich 46-48Ar isotopes. The results of improved precision confirm the presence of a strong N=28 shell closure in the Argon chain. For both datasets, the detailed data analysis procedure will be presented. The implication of the obtained mass values for nuclear structure will be discussed through a phenomenological discussion of the binding energy trend. The results will also be discussed in the light of state of the art nuclear models including results from the promising valence-space formulation of the ab-initio IM-SRG formalism

La mesure des flux de neutrons et de rayonnements gamma issus de l'interaction du rayonnement cosmique galactique avec les surfaces planétaires permet de contraindre la composition chimique des premières dizaines de centimètres de régolite. Deux angles d'approche de la spectroscopie neutron et gamma ont été abordés : le traitement des données et l'interprétation des résultats. Les études menées s'inscrivent dans le cadre de deux missions : le spectromètre neutron à bord de Mars Odyssey et le spectromètre gamma à bord de Selene. Une revue détaillée des opérations de réduction des données MONS est proposée. Le jeu de données résultant est utilisé pour déterminer la profondeur des dépôts d'hydrogène sous la surface martienne. Dans les régions dépourvues d'eau, les données neutron permettent de contraindre la concentration des éléments susceptibles d'interagir avec les neutrons. La confrontation de ces résultats avec ceux du spectromètre gamma à bord de Mars Odyssey permet d'éclairer le contexte géologique de la région de Central Elysium Planitia. Toutes ces problématiques martiennes sont suivies de l'étude des données gamma de Selene. Bien que seuls les traitements préliminaires aient été réalisés à ce jour, des cartes qualitatives des éléments majeurs (Fe, Ca, Si, Ti, Mg, K, Th, U) ont pu être extraites des données
Measuring the neutron and gamma ray fluxes produced by the interaction of galactic cosmic rays with planetary surfaces allow constraining the chemical composition of the upper tens of centimeters of material. Two different angles are proposed to study neutron and gamma spectroscopy: data processing and data interpretation. The present work is in line with two experiments, the Mars Odyssey Neutron Spectrometer and the Selene Gamma Ray Spectrometer. A review of the processing operations applied to the MONS dataset is proposed. The resulting dataset is used to determine the depth of the hydrogen deposits below the Martian surface. In water depleted regions, neutron data allow constraining the concentration in elements likely to interact with neutrons. The confrontation of these results to those issued from the Gamma Ray Spectrometer onboard Mars Odyssey provides interesting insight on the geologic context of the Central Elysium Planitia region. These martian questions are followed by the study of the Selene gamma ray data. Although only preliminary processing has been done to date, qualitative lunar maps of major elements (Fe, Ca, Si, Ti, Mg, K, Th, U) have already been realized

La caractérisation par mesure spectrale de l’environnement neutronique atmosphérique ambiant s’avère être spécifiquement primordiale dans le contexte de la problématique actuelle liée à l’évaluation des effets de radiations naturelles dans les matériaux semi-conducteurs. Ces « effets singuliers » identifiés sont susceptibles d’altérer le bon fonctionnement des technologies sur silicium fortement intégrées jusqu’au sol terrestre. Les travaux menés au cours de cette thèse de doctorat ont ainsi porté sur le développement d’un spectromètre de neutron, basé sur le principe du système généralisé des sphères de Bonner, de sensibilité adaptée à la mesure en environnement radiatif atmosphérique naturel et d’efficacité étendue de surcroît jusqu’au domaine des hautes énergies. Le développement du spectromètre s’est alors grandement appuyé sur la simulation numérique de type Monte Carlo au moyen du code de transport MCNPX. Une fois le système multi-détecteurs défini sur le support d’une modélisation détaillée, la matrice de réponse en fluence a été déterminée sur un large spectre en énergie, depuis les énergies thermiques jusqu’à plusieurs GeV. Une phase d’extension puis d’optimisation de la réponse aux neutrons d’énergies supérieures à la dizaine de MeV a été menée pour aboutir à la configuration et au dimensionnement finals du système de spectrométrie, jusqu’à sa propre réalisation. Une étude de caractérisation, par simulations Monte Carlo, du spectromètre s’est ensuite consacrée à l’évaluation des possibles déviations et incertitudes associées aux réponses en fluence calculées. Une étude de sensibilité du spectromètre aux composantes radiatives atmosphériques chargées complète cette étude de caractérisation. Des tests de mesures réalisés au moyen du spectromètre auprès d’une source 241AmBe de référence ont apportés des éléments de validation expérimentale préliminaire de la matrice de réponse calculée.

Cette thèse a été préparée en cotutelle entre l'Université de Strasbourg et l'Université des SciencesTechniques et Technologies de Bamako (Mali). Elle s'articule principalement autour de la caractérisation des Détecteurs Solides de Traces Nucléaires (DSTN) afin de les utiliser pour la métrologie du radon et des neutrons conformément aux nouvelles recommandations de la Commission Internationale de Protection Radiologique (CIPR-103). Les fonctions de réponse de PN3 et Neutrak, associés avec des convertisseurs adaptés, ont été étudiés en les irradiant par des neutrons du calibrateur Am-Be de l'IPHC (Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien), aux protons de 1 à 3 MeV de l'accélérateur Van de Graaff de l'INESS (INstitut d'Electronique du Solide et des Systèmes) et par des neutrons de référence thermiques et rapides auprès des installations de l'IRSN (Institut de Radiologie et de Sûreté Nucléaire). En dosimétrie neutronique, nous avons pu reproduire les résultats d'un test d'intercomparaison pour des neutrons rapides organisé par l'IRSN qui a validé nos mesures expérimentales, ce qui a permis de les appliquer aux neutrons thermiques. Un prototype de dosimètre neutrons basé sur la détection des thermiques a été testé avec succès au calibrateur de l'IPHC. Nous avons ainsi pu démontrer la faisabilité d'un dosimètre pouvant discriminer la contribution des neutrons thermiques des neutrons rapides par des convertisseurs chargés en bore BE10 et BN1. Les étalonnages de PN3 par des protons et des particules alpha permettraient de reconstituer le spectre en énergie des neutrons et de déterminer la dose associée.En métrologie radon, l'étalonnage de CR-39 dans une chambre à 222Rn a fourni une valeur de 0,12±0,02tr.cm-2.j-1.Bq-1.m3. Elle a été comparée à la valeur 0,13 tr.cm-2.j-1.Bq-1.m3 obtenue par simulation Monte Carlo à l'aide du code MCNPX. Comme application, la concentration et la dose effective annuelle du radon ont été déterminées pour la première fois dans des habitats de Bamako. Toutes les valeurs obtenues se trouvent dans les limites de sécurité recommandées par la CIPR. Également pour la première fois, des mesures par spectrométrie gamma et par contact radiographie ont été réalisées sur des échantillons de sol malien. Les activités massiques mesurées pour les régions de Ségou, Sikasso, Bamako et Kayes se trouvent dans la gamme de 19,9 à 132 Bq.kg-1.

La caractérisation par mesure spectrale de l'environnement neutronique atmosphérique ambiant s'avère être spécifiquement primordiale dans le contexte de la problématique actuelle liée à l'évaluation des effets de radiations naturelles dans les matériaux semi-conducteurs. Ces " effets singuliers " identifiés sont susceptibles d'altérer le bon fonctionnement des technologies sur silicium fortement intégrées jusqu'au niveau du sol terrestre. Les travaux menés au cours de cette thèse de doctorat ont ainsi porté sur le développement d'un spectromètre de neutron, basé sur le principe du système généralisé des sphères de Bonner, de sensibilité adaptée à la mesure en environnement radiatif atmosphérique naturel et d'efficacité étendue de surcroît jusqu'au domaine des hautes énergies. Le développement du spectromètre s'est alors grandement appuyé sur la simulation numérique de type Monte Carlo au moyen du code de transport MCNPX. Une fois le système multi-détecteurs défini sur le support d'une modélisation détaillée, la matrice de réponse en fluence a été déterminée sur un large spectre en énergie, depuis les énergies thermiques jusqu'à plusieurs GeV. Une phase d'extension puis d'optimisation de la réponse aux neutrons d'énergies supérieures à la dizaine de MeV ont été menées pour aboutir à la configuration et au dimensionnement finals du système de spectrométrie, jusqu'à sa propre réalisation. Une phase de caractérisation, par simulations Monte Carlo, du spectromètre s'est ensuite consacrée à l'évaluation des possibles déviations et incertitudes associées aux réponses en fluence calculées. Une analyse de la sensibilité du spectromètre aux composantes radiatives atmosphériques chargées complète et finalise cette étude exhaustive de caractérisation. Des tests de mesures réalisés au moyen du spectromètre auprès d'une source 241Am-Be de référence ont apporté des éléments de validation expérimentale préliminaire de la matrice de réponse calculée.

Dans le cadre du contrôle non-destructif des déchets radioactifs, la mesure de la masse fissile (235U, 239PU. . . ), par Interrogation Neutronique Active (INA) est influencée par la composition de la matrice enrobant le contaminant. L'étude réalisée pour corriger cette masse dans des fûts homogènes de 118 litres et de densité entre 0,05 et 0,4 exploite la capture radiative pour caractériser la matrice. Des abaques développés par spectrométrie gamma active et INA pour des matrices chlorées et/ou hydrogénées et complétés par simulation numérique, fournissent une relation entre les aires nettes (spectres gamma) et le coefficient d'étalonnage INA. L'accord est très satisfaisant entre les masses corrigée et vraie pour les matrices hydrogénées (écart relatif maximal : 23 %), et satisfaisant pour les matrices chlorées et hydrogénées (58 %). La correction améliore la masse fissile par rapport au cas sans correction, et le domaine de validité est élargi aux matrices présentant des hétérogénéités
Ln the framework of radioactive waste drums control, difficulties arise in the non-destructive measurement of fissile mass 235U, 239PU. . . ) by Active Neutron Interrogation (ANI), when dealing with matrices containing materials (CI, H. . . ) influencing the neutron flux. The idea is to use the neutron capture reaction (n,y) to determine the matrix composition to adjust the ANI calibration coefficient value. This study, dealing with 118 litres, homogeneous drums of density less than 0,4 and composed of chlorinated and/or hydrogenated materials, leads to build abacus linking the y-ray peak areas to the ANI calibration coefficient. Validation assays ofthese abacus show a very good agreement between the corrected and true fissile masses for hydrogenated matrices (max. Relative standard deviation: 23 %) and quite good for chlorinated and hydrogenated matrices (58 %). The developed correction method improves the measured values. It may be extended to 0,45 density, heterogeneous drums

Le projet DONEUT (DOsimètre NEUtrons) dans lequel s’inscrit cette thèse vise à répondre à un besoin avéré, des mondes militaire et civil, qui souhaitent déterminer de manière plus précise l’impact, fondamental dans le domaine de la radioprotection, des rayonnements neutroniques pour les personnels mettant en œuvre l’énergie nucléaire.Pour répondre à ce besoin, nécessitant une mesure rapide (≤ 10 min) et précise des débits d’équivalents de dose ambiants (H*(10)) et personnels (Hp(10)) neutrons rencontrés dans ces environnements industriels, entre 1 μSv/h et ~10 mSv/h, un prototype de spectromètre de forme cylindrique en polyéthylène multi-instrumenté, transportable (masse ≤ 15 kg), avec 32 détecteurs de neutrons thermiques placés à différentes profondeurs, a été développé dans le cadre de ce projet.Cet appareil permet de remonter, via des méthodes de déconvolution telles que MAXED ou GRAVEL, au spectre complet des neutrons, entre 0 et 20 MeV, dont la nocivité en exposition externe à distance dépend fortement de leur énergie. Les résultats se révèlent encourageants et en bon accord avec ceux obtenus avec le spectromètre NNS (Nested Neutron Spectrometer) qui a servi de référence, avec une bonne discrimination entre les rayonnements gamma et neutronique
The DONEUT (DOsimètre NEUtrons) project in which this thesis is included, has to answer to the following issue for the civilian an military nuclear industries : a more precise determination of the neutron impact on the human body, fundamental in radiation protection.To fulfill theses requirements, which consist of measuring an ambient or personal dose equivalent rateS (H*(10) or Hp(10)) from 1 µSv/h to ~10 mSv/h in less than 10 minutes, a transportable (mass ≤ 15 kg) multi detectors cylindric prototype has been developed, with 32 thermal neutron detectors placed at different depths.This device is able to rebuild a full neutron spectrum from 0 to 20 MeV through unfolding computer codes like MAXED and GRAVEL, and the results are in good agreement with those obtained with the NNS spectrometer (Nested Neutron Spectrometer), which was our reference, with a good gamma/neutron discrimination