COMMISSARIAT A L'ÉNERGIE ATOMIQU E
DETECTION DE NEUTRONS 'PAR SCINTILLATION S
J . GIRAUDON
Rapport C.E.A. ° 378
1955
Centre d"Etudes nucléaires de SaclayService de Documentation
Boite postale n°2
Cdr sur Yvette (S et 0 )
- RAPPORT C .E .A . n o 378 -
M E M O I R E
présent é
A L A
F A C U L T E
D E S
S C I E N C E S
D E
L ' U N I V E R S I T E
D E
P A R I S
Pour l'obtention du Diplóme d'Etudes supérieure s
par
Jacques GIRAUDON
Elève de l'Ecole normale supérieure de Saint-Cloud
ler SUJET - DETECTION DE NEUTRONS PAR SCINTILLATION S
2ème SUJET - Propositions données par la Facult é
Soutenus le 14 Janvier 1955
devant la Commission d'Exame n
- Présiden t
: M . F . PERRI N
- Examinateur s
: MM . BERTHELOT
KASTLER
.
- IN T R O D U C T I ON -
L'absence de charge du neutron et son pouvoir de pénétration élevé rendent diffi -
cile sa détection . Les techniques varient avec l'énergie de cette particule . Il existe
des détecteurs à grande efficacité et facilement reproductibles pour les neutrons ther-
miques et pour les neutrons rapides .C'est dans le domaine des énergies intermédiaires, d e
1 à 105 eV environ, que le problème de la détection est le plus mal résolu : l'énergie
est trop faible pour envisager la détection par protons de recul, et trop élevée pou r
que la plupart des méthodes utilisées pour les neutrons thermiques donnent une efficacit é
convenable .
La réalisation d'un détecteur à scintillations comprenant un grand volume d e
scintillateur liquide et contenant un élément très absorbant pour le neutron ( bore )
peut résoudre ce problème . Cependant, la construction d'un tel détecteur semble délicat e
et son utilisation limitée du fait de son efficacité aux gamma . Elle a cependant ét é
réussie par MUEHLHAUSE [3, .
Après avoir rappelé le mécanisme du compteur à scintillations, d'après BIRKSO ,
nous étudierons les possibilités de construction du détecteur à scintillations pour le s
neutrons d'énergie intermédiaire,
- 3 -
- C H A P I T R E I -
PRINCIPE DUCOMPTEURA SCINTILLATION S
Après avoir joué un rôle essentiel sous sa forme visuelle,le compteur à scintil-
lations est demeuré stationnaire dans ses progrès jusqu'à ce que la découverte du photo-
multiplicateur en fasse de nouveau un instrument de premier plan dans les recherche s
nucléaires .
Le fonctionnement d'un compteur à scintillations comporte cinq phases :
- absorption de la radiation incidente par le scintillateur ;
- conversion de l'énergie incidente E l en énergie lumineuse, émission de
photons ;
- transport des photons émis à la photocathode ;
- absorption des photons par la photocathode et émission des photoélectrons ;
- multiplication des électrons produits .
I - 1 . ABSORPTION DE LA RADIATIONINCIDENTE .
Dans le cas d'une particule chargée, E l est dissipée de façon continue pa r
le passage dans la substance scintillante . E 1 est dissipée totalement ou en partie A .
Si le libre parcours r est inférieur à l'épaisseur d du scintillateur, A = 1 . C'est l e
cas des particules alpha dans un scintillant liquide .
Dans le cas d'une particule non chargée , gamma ou neutron , l'ionisatio n
n'est pas directe . Une fraction f des gamma ou neutrons produit des particules ionisante s
secondaires, L'efficacité de la détection est réduite .
Pour un scintillateur d'épaisseur d on a
f = 1 - e-kd
(1 )
k étant le coefficient d'absorption du scintillateur pour la radiation .
Dans le cas d'une radiation gamma trois processus sont possibles pour l e
transfert de l'énergie aux électrons du scintillateur :
— absorption photoélectrique kph
-4
— dispersion Compto n
— production de paire s
Le coefficient k est alors
kC
kpPla somme : k = k ph+k c+kpp
L'importance relative de ces coefficients dépend de l'énergie de la radiatio n
incidente, de la densité du scintillateur, du nombre atomique et de la masse de se s
constituants .
Dans le cas des neutrons rapides, on utilise un scintillateur hydrogéné et le s
particules ionisantes secondaires sont alors des protons de recul .
Pour les neutrons de plus faible énergie, on fait appel à une réaction nucléaire ,
(n, a) ou (n,1 ) par exemple, k est alors proportionnel á la section efficace cr' d e
la réaction . Il dépend donc, dans une large mesure, de l'énergie du neutron .
. EMISSION DE PHOTONS PAR LESCINTILLATEUR .
L'énergie E 1A est dissipée par ionisation, excitation et dissociation possibl e
des molécules du scintillateur . Elle est convertie avec une efficacité C u en p photon sC A . 0
d'énergie moyenne Ep , d'où :
P = 1 1 PE p
L'émission photonique n'est pas instantanée . Le taux des photons émis détroi t
exponentiellement avec une période t o à partir de son intensité maximum I o . L'inten-
sité au temps t est I = Io e—t/to . Le nombre des photons émis dans l'intervalle d e
I — 3 . TRANSPORT A LA PHOTOCATHODE .
Le scintillateur doit avoir une haute transparence Tp à sa propre radiation d e
fluorescence . Pour un coefficient d'absorption optique p et un trajet de longueur x
on a Tp = e µx ; µ varie avec la longueur d'onde, x peut être grand à cause des réflexion s
possibles sur le réflecteur . Même en supposant Tp = 1, une seule fraction G des photon s
émis arrive sur la photocathode . G est déterminé par la géométrie du système .
Le nombre des photons arrivant sur la photocathode est finalemen t
P ,
Tp G p
Ces considérations sont particulièrement importantes pour la construction des cellules
destinées aux liquides scintillants .
temps t est donc p t = p (1— e—t/to ) .
Les périodes t o sont comprises entre 10—5 et 10—9 s dans le cas de la fluorescence .
_ 5 -
I - 4 . EMISSION DES PHOTOELECTRONS ET MULTIPLICATION .
Ces processus ont lieu dans le photomultiplicateur .
La conversion des photons en photoélectrons a une efficacité CPE (Y), nombre de s
électrons émis par photon incident, qui dépend du matériau de la photocathode et de l a
longueur d'onde de la lumière incidente .
L'émission thermique d'électrons constitue la cause principale du bruit de fon d
du photomultiplicateur ; le nombre d'électrons thermoioniques N e est donné par l a
-b
formule Ne= a T2 e
T , où a est la surface de la photocathode, b une constante et T
la température absolue .
Cette formule montre l'intérêt qu'il y a à refroidir pour diminuer le bruit d e
fond .
REMARQUE : en présence de radiations pénétrantes (gamma ou neutrons) qui arrivent jus -
qu'à la photocathode, celle-ci peut émettre directement des électrons . Cette cause de
bruit de fond peut-être éliminée par une géométrie convenable et l'usage d'écran .s
La multiplication des électrons est assurée par un système de m dynodes . Si R
est le facteur de multiplication de chaque dynode, le gain total du tube est M = CRm ,
où C est un coefficient peu différent de 1 qui tient compte de la collection des élec-
trons par les dynodes .
La charge finale de l'impulsion arrivant sur le collecteur est Q = neM où e
est la charge de l'électron .
Combinant les résultats partiels obtenus précédemment, on voit que le nombr e
d'électrons produits à la photocathode par une particule ionisante d'énergie E1est :
n = El A C I P TP GCP E (Y )
E p
Dans le cas des particules non chargées, une fraction f donne lieu à des scin-
tillations, et E 1 A correspond à l'énergie de la particule secondaire ionisante absorbé e
dans le scintillant .
(2)
- 7 -
- C H A P I T R E II -
DETECTION DE NEUTRONS PARSCINTILLATION S
Rappelons que la détection des neutrons rapides est réalisée dans un scintil-
lant organique hydrogéné . Si le neutron a une énergie El , les énergies des protons de
recul sont distribuées uniformément de 0 à E l (figure 1) .
Pour les neutrons lents, on fait appel á une réaction nucléaire . On peut utili-
3er le bore ou le lithium, à cause des valeurs élevées des sections efficaces des réac -
tions correspondantes :
7Li + a
Q = 2,8 MeV
(7 pour cent )
10B + n
7Li* + a Q = 2,3 MeV
(93 pour cent )
suivie de 7Li* 7Li + Y (480 keV )
6Li + n..a +3H Q = 4,79 MeV .
Les sections efficaces de ces réactions sont, pou r
2 200 m/s [14] :
des neutrons de vitesse
6Li (n , a) l3H
10
7B (n, a) Li
930 barns
3 990 barns
Composition isotopique des produits naturels : Li contient 7,5 pour cent de
6Li et B contient 18,8 pour cent de 1 0B . Le bore ou le lithium seront mélangés à u n
scintillateur solide ou liquide, à l'aide d'un composé ne supprimant pas la fluores-
cence .
Distribution en énergie des particules ionisantes secondaires (figure 2) . Pour
la réaction 6Li (n,a) iH l'énergie combinée de (a + 1H) vaut 4,79 MeV . On pourra né-
gliger devant cette valeur l'énergie du neutron incident, tant qu'elle ne dépasse pa s
105 eV environ .
— 8 —
REMARQUE — pour la détection des neutrons thermiques, on peut faire appel á
la réaction (n,y ) avec le cadmium, mais'non pour les neutrons en ralentissement .
Nous étudierons successivementles i
scintillateurs liquides borés et les scin-
tillateurs au lithium, solides ou liquides .
II — 1 . SCINTILLANTS LIQUIDESBORES —
Le choix du liquide est détermin é
par la possibilité d'obtenir de grands vo—
lumes de scintillant, possédant une grand e
efficacité ,
D'autre part, on ne connait pas d e
composé boré solide qui soit fluorescent .
Mentionnons cependant la possibilité d'u-
tiliser des mélanges homogènes d'acide borique et de sulfure de zinc [131 .
Il — 1 .1 . GENERALITES SUR LES SCINTILLANTS LIQUIDES —
Les propriétés des scintillants li-
quides se rapprochent de celles des cristau x
organiques (type anthracène) avec toutefoi s
une efficacité plus faible .
Un scintillant organique liquide com—
prend un solvant usuel (xylène, benzène, phé -
nylcyclohexane) et un soluté, á la concentra—
tion de quelques grammes par litre (terphé-
nyl, diphénylhexatriène) . Pour tous les scin-
tillants, l'efficacité est une fonction sim-
ple de la concentration c . KALLMANN et FURS T
ont donné la formule suivante :
L _ Pc(Q + c)
(R + c )
dans laquelle c est la concentration en g/1 ,
L l'intensité de scintillation ; P, Q, R sor t
des constantes dépendant de la nature de s
solvant et soluté, et de la particule ionisante .
La période t o des solutions organiques est toujours très courte, de l'ordr e
n (E)
Fig. 1Distribution en énergie
des protons de recul .
n (E)
4.79
(3)Fig. 2
Distribution en 4p~eer e de (a + 3H)dans la réaction "Li(n, a)3H
mev
– 9 –
de 10–9
s .
Le spectre d'émission d'une solution est caractéristique du soluté et non d u
solvant . Il est souvent assez large pour avoir une grande partie commune avec le spec-
tre de sensibilité de la photocathode du photomultiplicateur . Le liquide doit évidem-
ment avoir une grande transparence à sa lumière de fluorescence .
Notion de fluorescence spécifique . La réponse de scintillation S (mesurée e n
unités arbitraires de hauteur d'impulsion) a été étudiée en fonction de l'énergie E de
la particule incidente . Dans le cas des liquides, S ne croit pas linéairement avec E .
A énergie égale, S est plus faible pour les particules chargées lourdes (alpha pa r
exemple) que pour les électrons .
trajet, et par dr la perte d'énergie spécifique . Dans le cadre d'une théorie d'exciton -
migration, le nombre de photons émis est proportionnel au nombre d'excitons capturés par
le scintillant . Le nombre d'excitons produits par cm de trajet de la particule ionisan-
te est proportionnel à dT, soit A ár . La concentration locale de molécules endomma -
gées ou ionisées le long du parcours est aussi proportionnelle à dE , soit Bd rdE . Ce s
drmolécules se comportent comme des impuretés et capturent des excitons sans donner lieu
à la scintillation . Si la probabilité de capture d'un exciton par une-molécule ionisé e
est k fois celle du scintillant, la fluorescence spécifique est :
Parmi les interprétations proposées, citons celle de BIRKS [23
désignons par
dr la fluorescence spécifique, proportionnelle au nombre de photons émis pour un cm de
dSdr –
A d Edr
1 + k B dr(4 )
Dans le cas des particules alpha,dE est grand ; (4) s'écrit dS = kB = C te .
De toutes les particules ionisantes, c'est la particule alpha qui donne la plus fai-
ble scintillation .
Réponse aux gamma . La densité d'un scintillant organique étant faible, le s
coefficients d'absorption photoélectrique kph et de production de paires kpp sont très
réduits . Les pics correspondants dans la distribution en amplitude ne peuvent être nor -
malement résolus . Seul l'effet Compton subsiste .
Scintillateurs utilisés . Deux formules de scintillateur ont été utilisée s
pour nos expériences :
– la première a été indiquée dès 1950 par REYNOLDS ; elle consiste en une solu-
tion à 6 g/l de terphényl dans le xylène
— 10 -
- la seconde est indiquée par MUEHLHAUSE f3, ; sa composition est la suivante :
solvan t
soluté
phénylcyclohexane
2,5—diphényloxazole 4 g/l
diphénylhexatriène 16 mg/1
Le phénylcyclohexane est commercial et d'origine anglaise (Light and C°) . Le s
produits composant le soluté ont été préparés au Service de Chimie physique de Châtillo n
par Monsieur PICHAT .
II — 1 .2 . INTRODUCTION DU BOREDANSLESCINTILLATEUR .
Le bore est introduit au moyen d'un de ses esters : borates de triméthyle ,
éthyle, propyle, butyle . Ces esters fournissent, avec le scintillateur utilisé, un e
solution incolore ayant une transmission élevée pour les lumières visible et ultra —
violette . Les esters boriques sont inertes vis—à—vis de la fluorescence du scintilla-
teur et ne réduisent la hauteur des impulsions que par la dilution du milieu fluores-
cent initial .
Les formules et densités de ces esters sont les suivantes :
borate de
méthyle
éthyle
propyle
butyl e
formule
B(OCH3 ) 3
B(0 C 2H5 ) 3
B(OC 3 H 7 ) 3
B(0C 4
densité
0,915
0,864
0,867
0,740
Le borate de butyle est facile à préparer et à conserver, mais il contien t
moins de bore que les autres esters et sa densité est plus faible . C'est le borate d e
méthyle qui a été utilisé . C'est un composé très hydrolysable qui doit être conserv é
en flacon scellé . Cette propriété impose une grande étanchéité aux cellules contenan t
le scintillateur .
Dilution du milieu fluorescent :
La formule de KALLMANN et FURST peut être généralisée sous la forme suivante [11, :
N Pch =
(Q + c) (R + Nc )
Dans cette formule, h est proportionnel à la hauteur d'impulsion ; N est l e
facteur de dilution du matériau ajouté ( 0 ‘N
1 ) ; P,Q,R sont les paramètres d e
- 11 -
KALLMANN pour N = 1 (scintillant non dilué), c'est la concentration de soluté dan s
le scintillateur .
Les tables de KALLMANN montrent que l'on peut généralement négliger Nc devan t
R ; h est alors proportionnel à N .
L'introduction de 50 pour cent de borate de méthyle, par exemple, dans u n
scintillant organique, réduit de moitié la hauteur des impulsions .
Libre parcours moyen d'un neutron dans le scintillateur :
Le scintillateur utilisé principalement est composé de volumes égaux de phényl -
cyclohexane et de borate de triméthyle, de masse moléculaire M = 104, de densit é
e = 0,9 . Soient n la concentration en borate de la solution, NO le nombre d'Avogadro,
eto~abs
la section efficace de la réaction 1OB (n,a) 7Li pour des neutrons thermiques .
Nous négligerons la section efficace de capture du solvant, qui est négligeable devant
abs'
Le libre parcours moyen de capture du neutron thermique est : X =n NOcrabs e
M
Avec M = 104, n = 0,5, NO = 0,6 .1024 ,
cr' abs = 3990 .0,188 .10-24 cm2 ,
= 0,9
on a
Xth= 0,51 cm .
Il est facile dans ce cas de réaliser des cellules de dimensions très supérieu -
res 'a X , donc à efficacité 100 pour cent . Mais X est proportionnel 'a =j"--c'est-à-
dire dire à la vitesse v des neutrons .
Pour des neutrons de 40 eV, le libre parcours moyen de capture est déjà de l'or=
dre de 20 cm . Dans la région d'utilisation souhaitée, région des neutrons en ralentisse -
ment, les cellules auront,en général,des dimensions inférieures 'X, mais non négligea-
bles devant
. L'efficacité ne sera pas tout à fait proportionnelle à o' abs.
II - 1 .3 . CONSTRUCTION DESCELLULES.IMPORTANCE DE LA COLLECTIONOPTIQUE .
Plusieurs problèmes se posent relativement à la construction des cellules des -
tinées à contenir le scintillateur ,
- le matériau choisi doit être insoluble dans le solvant du scintillateur .
- la fermeture doit être assez étanche pour que le scintillateur se conserve ,
l'hydrolyse de l'ester borique ne pouvant avoir lie u
- la collection optique doit être la meilleure possible .
— 12 —
Un certain nombre de cellules ont été réalisées d'après ces considérations .
Matériau utilisé : Avec le xylène comme solvant, les cellules ont été réali-
sées en plexiglass . Avec le phénylcyclohexane, nous avons utilisé successivement:l'aral-
dite, le plexiglass et le verre . Le plexiglass montre une très faible solubilité dans
le phénylcyclohexane mais la solution reste transparente et les propriétés du scintil-
lateur ne sont pas affectées .
Le plexiglass et l'araldite se travaillent facilement au tour . Les cellule s
réalisées ainsi ont une forme cylindrique (figures 3 et 4) .
8
_ Joint
Joint
65
plexiy/asss
f
Joint
verre
63r a
60
Fig. 3
Fig. 4Cellule cylindrique en araldite
Cellule cylindrique en plexiglass
Le plexiglass possède en outre l'avantage de pouvoir être rendu transparent, pa r
polissage, sous une épaisseur de quelques mm, ce qui permet de réaliser, du même coup, l e
corps de la cellule et la fenêtre posée sur la photocathode du photomultiplicateur . Ave c
l'araldite, la transmission optique est assurée par une plaque de verre maintenue par
un collier en araldite . Les deux cellules peuvent être montées soit directement sur u n
photomultiplicateur du type EMI 62—60, soit par l'intermédiaire d'une lentille de ple-
xiglass sur un photomultiplicateur du type RCA 5819 (figures 5 et 6) .
Les dernières cellules utilisées sont en verre ; elles ont la forme d'une demi —
sphère (figure 7) de 10 cm de diamètre, munie d'un tube pour le remplissage . Ces cellule s
sont destinées à être posées sur un photomultiplicateur à large photocathode du typ e
EMI 60—99 .
— 13 —
Les premiers modèles ont été réalisés h l'atelier du Service de Physique Nu-
cléaire ; les modèles en verre, par soufflage, au Service de Technologie .
Etanchéité .
Pour les premières cellules, ce problème a été
résolu par des joints convenables . Un premier essai a
été fait avec le perbunan, mais il contient des impure—
tés solubles qui donnent rapidement une teinte verte a u
scintillateur et provoquent l'arrêt de la fluorescence
et la destruction des joints . Le téflon apporte un e
solution satisfaisante h ce problème .
Le remplissage des cellules cylindriques s e
fait par un petit orifice latéral (figure 4—a),ferm é
par une vis métallique et pourvu d'un joint en téflon .
Dans le cas de la cellule en verre, on scell e
au chalumeau le tuyau latéral après remplissage .
Collection optique . La formule (2) montre que la hauteur d'impulsion est pro-
portionnelleh la transparence TP du scintillateur pour sa radiation de fluorescence et
h un coefficient G de collection optiqu e
déterminé par la géométrie du système .
TP dépend de la nature du scintil-
lateur . On .cherchera donc h rendre G auss i
grand que possible .
Calcul approché de G : G est la frac—
SleDD/lftion de lumière qui pénètre la fenêtre su— p/exI/d33périeur@
phq omultiplicateur . Poson s
ê = 1ft ; Fg DDDFt g@ tê 9EEF `êP@ @uDOF4@ &F@ d!1
Ohet8 tttpltPêt@i F
tê @uFfg e@ tutOFt@}F@
MA 5H19t8tê)@ d@ tê @ @Ilul @ ; F Pe@ `ftet@8t d@ FO =
fl@*Ioê du FOfl @et @uF ; D fêet@uF $@ tFêê§=
§
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0441@a
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4e tê P @Ilul @ :
@t
tiplt@&#sip s
Soit I l'intensité lumineuse pro
duite au sein du scintillateur . Une partie ab de la lumière va directement sur la pho-
tocathode . L'autre partie (I—ab) subit la diffusion sur le réflecteur . Il arrive fina—
EMI 62 .60
Fig. 5Cellules en place surle photomultiplicateur .
— 14 —
lement sur la photocathode la fraction G (I—ab) rb . D'après la définition de G, on a
G = ab + G (I — ab) rb
(soit G =
ab
5 )
Une valeur certainement très optimiste de G peut être' déduite de la formul e
(5) dans laquelle on fait b = 1 . Ceci revient à négliger l'absorption de la lumièr e
ou à prendre T p = 1 dans la formule (2) .
Calculons ainsi G en fonction de r pour les différentes cellules construites :
a) — Cellule cylindrique :
Avec un photomultiplicateur du type EMI 62—60 on a Sf = 12,6 cm2 . Les dimension s
intérieures du réflecteur sont : rayon 2,8 cm ; hauteur 5 cm .
St = 137 cm2 . D'où a ^+ 0,1 .
La formule 05) s'écrit : G =
0, 11—0,9 r
Il est possible de calculer G pour différentes valeurs de r :
0,74
0,89
0,92
0,95
0,97
0,9 9
1 — rb (I — ab )
G
0,3
0, 5
Ce tableau montre l'importance d e
la qualité du réflecteur .
Les réflecteurs utilisés ont été d e
deux sortes :
— feuille réflectrice en alliag e
spécial d'aluminium—magnésium (Brillalu -
mag 3) . Un polissage mécanique soigné donn e
au maximum un facteur r de 0,90, c'est—à —
dire G de l'ordre de 0,5 ou 0,6 . Le polis —
sage électrolytique utilise des bains à l'a-
cide perchlorique, dangereux, et n'a pas ét é
réalisé . Un essai de polissage chimique n' a
pas donné de meilleurs résultats que le po —
lissage mécanique .
0,6
0,7
0,8
0, 9
Tube de remplissage
Fig. 7
Cellule semi—sphérique en verre
— Couche mince d'aluminium appliquée sur la surface de la cellule, par projec-
tion thermique sous vide . On obtient ainsi un miroir d'aluminium pour lequel r peut
— 15 —
atteindre 0,97 ; G vaut alors 0,8 et le résultat est satisfaisant . Pour la cellule 2 ,
le miroir a été projeté sur la face interne de la cellule . Après remplissage, ce miroir
a été détérioré au bout de quelques jours, ceci étant peut être de à la faible solubi-
lité du plexiglass dans le scintillateur .
b) — Cellule demi—sphérique :
Le rayon est environ 5 cm . La face plate repose entièrement sur le photomulti-
plicateur h large photocathode EMI 60—99 .
nR2
1On a alors : a =
= — ,
nR2 + 2nR2
3
Prenant a ad 0,3 la formule (5) devient G =
0 . 31—0,7r
Avec un mauvais réflecteur pour lequel r = 0,90, G vaut déjà 0,81 . Avec r = 0,95 on
arrive h G = 0,91 .
Le réflecteur est constitué ici par une couche mince d'aluminium projeté ther-
miquement sous vide aur la surface extérieure . Cette couche ne se détériore pas et as
sure pour G une valeu! voisine de 0,9 ,
REMARQUE : Le calcul fait précédemment néglige l'absorption de la lumière .
HARRISON donne pour longueurs d'absorption dans les xylènes ortho, méta et para respec-
tivement 27,4 cm, 18,5 cm et 11,4 cm (1) ; ces distances peuvent atre parcourues dan s
les cellules h la suite de réflexions multiples .
Si le réflecteur est une surface réfléchissante (c'est le cas pour un miroi r
d'aluminium), on pourra tenir compte de l'absorption dans le liquide en éliminant le s
directions qui donnent lieu è un grand nombre de réflexions avant d'arriver sur la pho-
tocathode . Ceci revient à multiplier la fraction de lumière réfléchie G(1—ab) rb par u n
facteur ¿ inférieur h l'unité . La formule (5) s'écrit alors :
A e eh/l
Lrè (l ah)
g dépend d@e dtm@eetene d@ le @ @UUule ; 4@ am 'e@m@ et neeet 4@ 1 1 @e4@e4t 4e ec4nttUUe
teen eh mont émie lee photons de m@tnttll@ttm@ ,
On veil eleément qe@ eel velete d@ 1 deme le ces de le demt=sph0re §4ere .
qu'il peut devenir inférieur à 0,3 dans le cas du cylindre et pour les points situé s
k l'opposé de la photocathode .
( 5 )
— 16 —
II — 1 .4 . RESULTATSEXPERIMENTAUX :
Le dispositif général des expériences est indiqué sur la figure 8 .
Sélecteur d ámplítodea IO canaux
R
M.
ám fi1& ='%1--
Mainede VP.
Ampli2 Mc/4 .
AlimentH .T.
ILoupe I
Fig. 8
Schéma général du montage électronique
Nous indiquons sur les figures 9 et 10 le schéma de câblage du photomultipli-
cateur EMI 62—60 et le schéma du préamplificateur (type cathode—follower) .
. . . . . . . . . . . .
D3 Dm
R
D u
Fig . 9
Schéma du câblage du photomultiplicateur EMI 62-60
Les constantes de temps utilisées á l'amplificateur sont : I = D = 3 .10—6 s .
Les sources de neutrons utilisées ont été : sources Ra — Be et Po — Be avec modérateur
de paraffine et la pile de Saclay fonctionnant á diverses puissances . L'étalonnag e
en énergie des scintillateurs est fait au moyen de sources gamma d'or (411 KeV), d e
césium (661 KeV) et de cobalt (1,17 et 1,33 MeV) . Le pourcentage de gamma émis es t
plus faible pour la source Po — Be que pour la source Ra — Be .
t
— 17 --
Cellule cylindrique :
— Scintillant 1 . ( terphényl dans xylène . Concentration 6 g/ l
( 60 cm3
( borate de tributyle 40 cm 3
L'efficacité aux neutrons est mise en évidence en interposant entre la sourc e
et le scintillateur un écran de carbure de bore . Le bruit de fond dú aux gamma es t
réduit par des écrans de plomb . Le rapport des taux de comptage avec et sans écran d e
1M n
1MS2
150 S2
50 KA1,20 KSI
V/;///,
_ 5000 pF Amph.Mc/4s .0 2 M
iso%à4ou5KV I M SL Coax I50 S L
+ 250 V.
/EF 42/
Fig. 1 0
Schéma du préamplificateur type cathode—follower .
bore atteint la valeur 2 . Aucun pic n'est mis en évidence .
Un essai a été réalisé en suspendant au—dessus du liquide une source alph a
de polonium . Dans ces conditions, un pic a été observé (courbe 11) malgré la mauvaise
qualité du réflecteur .
REMARQUE : Dans ce cas, la scintillation se produit seulement au voisinag e
de la source alpha et le coefficient .de(5') est constant ; il en est de même pou r
G : le nombre de photons arrivant sur la photocathode est proportionnel au nombre d e
ceux émis dans le liquide .
— Scintillant 2 . ( Solvant phénylcyclohexane (cité plus haut )
( 70 cm3
( Borate de triméthyle 70 cm3
Expériences faites devant le canal central de la colonne thermique : l'impor-
tance du bruit de fond gamma dans l'axe du faisceau oblige soit à interposer un écran
- 18 -
de trois épaisseurs de briques de plomb, soit à utiliser un diffuseur (paraffine pa r
exemple) et s'éloigner de l'axe du faisceau .
750
300
250
Le dispositif expérimenta l
est indiqué sur la figure 12 .
L'efficacité aux neutron s
a été mise en évidence en plaçan t
ou non des écrans de cadmium ou de
bore à la sortie du canal .
L'efficacité aux gamma du
cadmium a été aussi montrée en pla-
çant une feuille de cadmium autou r
du scintillateur .
La réponse aux neutron s
thermiques ne présente pas de pic .
On n'observe pas non plus de pi c
Compton dans la réponse aux gamm a
d'une source de cobalt . On peut at-
tribuer ces mauvais résultats au x
défauts optiques de la cellule . G
y est faible et variable à caus e
de E .
cps/5. rnn
1c~
oa) oc dub)13ru,O
Poloniumoe f?nor
\a). (b)
8v 14
20
26 haut. dimpulsion
Pig. 1 1Réponse d'un scintillateur liquide
Celluledemi-sphérique :
aux alpha d'une source de Po .
On sait que E reste voisin de 1 et que G atteint facilement 0,9 avec le réflec -
teur utilisé .
Dans une première expérience, a été étudiée la réponse aux gamma de source s
de césium et de cobalt . Il a été mis en évidence des pics que l'on peut attribuer à
l'effet Compton, puisque, avec un scintillateur liquide, les coefficients kph et kpp
sont négligeables devant kc . Le graphique 13 montre l'allure de ces pics ; chaqu e
point a pour ordonnée le nombre d'impulsions dont la hauteur est comprise entre V e t
V + OV, V étant son abscisse et AV la largeur d'un canal du sélecteur en amplitude .
Les deux pics du cobalt à 1,17 et 1,33 MeV ne sont pas séparés . La hauteur d'impulsion
au pic est sensiblement proportionnelle à l'énergie incidente . On sait que cette pro -
priété n'est plus vraie pour les liquides quand l'énergie incidente dépasse quelque s
MeV . Quoiqu'il en soit, l'existence de ces deux pics permet un étalonnage approché e n
énergie jusqu'à 2 MeV qui correspond au Q de la réaction 10 B (n,a) 7Li .
La réponse aux neutrons rapides d'une source Po-Be sans ralentisseur a ét é
ensuite étudiée . Le graphique 14 montre la courbe correspondante .
La distribution en hauteur
des impulsions est continue, comme
l'indique la répartition en énergi e
des protons de recul correspondants .
(voir généralités) .
au-dessus du bruit de fond du photo-
multiplicateur, un pic faible et ma l
résolu ( figure 15) . Malgré l'incer-
Plombl.titude sur l'amplitude de l'impulsion f
"
au pic, la comparaison avec les ré-
ponses au césium et au cobalt mon-
tre que l'énergie correspondant e
est comprise entre 450 et 500 KeV, On
peut donc admettre que ce pic es t
dú aux gamma de la réaction 7Li*_w
7Li + y (480 KeV) . On peut aussi con -
clure que la réponse aux neutron s
par ( 7 Li + a ) est au-dessous de 480 KeV , et, dans les conditions expérimentales pré -
sentes, dans le bruit de fond du photomultiplicateur . Ceci a été confirmé par la com-
munication privée [12] .
Devant la colonne thermique de la pile de Saclay : on utilise les neutrons dif -
fusés par de la paraffine . Le détecteur a une efficacité aux neutrons thermiques gai s
la distribution des impulsions ne présente aucun maximum (figure 16 b) . On a rappel é
sur le graphique les hauteurs correspondant aux pics de 60 Co et137Cs . Dans une se -
conde expérience utilisant la sensibilité aux gamr.,a,on a placé une feuille de cadmiu m
sur le détecteur,. Les gamma de capture du cadmium donnent des impulsions d'une hau-
teur très supérieure à celles produites par la réaction 10B (n,a ) 7Li (graphique 16 c) .
Dans tous les cas,le pic du aux neutrons n'a pu être mis en évidence . Le s
raisons de cet échec peuvent être trouvées dans l'énoncé des conditions . de fonctionne -
ment d'un détecteur à scintillant liquide utilisé à Argonne (Communication privée L12]
reçue après les divers essais précédents, au moment de la rédaction)
Paraffine
Quand on place la paraffin e
autour de la source Po-Be, on n'ob-
nserve pas de pic correspondant à la
Ó
détection des neutrons lents . Cepen-
dant un comptage long (de l'ordre de
15 minutes) a mis en évidence, juste
Pile
Fig. 1 2
Dispositif expérimental devant la co-lonne thermique de la pile de Saclay .
- 20 -
- La cellule en quartz est recouverte d'une couche diffusante de MgO .
- Le montage comporte deux photomultiplicateurs, montés en coïncidence afi n
de recueillir toute l'énergie lu-
mineuse .
- Ces 2 photomultiplicateur s
ont été choisis, après un grand nom-
bre d'essais (parmi plus de 100 pho-
tomultiplicateurs),pour leur faibl e
bruit de fond et leur grande sta-
/200bilité .
- Le détecteur est utilis é
derrière un spectromètre à temps d e
vol . Dans une expérience citée, l a
base est de 40 m. A cette distance,
le bruit de fond gamma est très di-
minué .
- La réponse aux neutron s
lents montre deux pics : le premie r
dû á la réaction lOB (n,a) 7Li es t
bien résolu . Le second, moins net ,
correspond à 7Li* 7Li + y . Le s
hauteurs d'impulsion aux pics indi-
quent que le premier pic correspon d
seulement à des y de 70 KeV environ .
Le résultat confirme la mauvaise ré -
ponse des scintillants liquides au x
particules ionisantes lourdes ,
On pourrait utiliser les gamma du cadmium pour la détection des neutron s
thermiques ; mais ce n'est pas le problème . Les caractéristiques ci-dessus montren t
que le détecteur à scintillant liquide pour les neutrons en ralentissement n'est pa s
d'un emploi universel ( nécessité d'avoir un bruit de fond gamma assez faible ) e t
n'est pas rapidement reproductible : (choix des photomultiplicateurs) . Pour augmenter
l'efficacité, on est conduit à augmenter les dimensions des cellules, mais, dans c e
cas, le problème de collection optique se pose . Il faut aussi des quantités importan -
tes de produits très purs , la fluorescence décroissant très vite quand on ajout e
quelques impuretés .
REMARQUE . :
Les y de 480 KeV de 7Li*
7Li + y sont utilisés pour la détection des neu-
trons lents, en plaçant un échantillon de bore sur un cristal d'iodure de sodium qu i
COUÇ/5/77717 . CO s°
ox 1rutdefond
800
400 .
10
30
50
Vhauteur dimpu/iion
Fig. 1 3Réponse d'un scintillateur liquideaux gamma de sources de Cs et de Co
- 21 -
détecte les gamma produits(HARWELL) ~9) . Le problème, dans ce cas, est d'assurer un e
bonne protection contre les gamma qui ne viennent pas du bore et qui sont nombreu x
dans une utilisation au voi -
sinage d'une pile atomique
coups/mnII - 2 . SCINTILLATEURSAU
LITHIUM
On peut aussi utili-
ser la réaction 6Li (n,a) 3H
pour la détection des neu-
trons de faible énergie .Le s
caractéristiques de cett e
réaction ont été données plus ieohaut . Rappelons :Q = 4,78 MeV ,
= 930 barns pour des neu-
trons de 2 200 m/s ; concen-
tration isotopique :7,5 pour
cent de 6Li dans le lithium doonaturel .
L'inconvénient prin-
cipal d'un détecteur au li -
thium réside dans la faible
Qvaleur de la section effica-
ce ;par contre l'énergie libé-
rée est élevée, et on tonnai t
des composés solides du li-
thium qui sont fluorescents ,
en particulier l'iodure de lithium .
o ,5,oul rce Po. ¿3ex Bru>tde /orad
hauteur d impulsion
Fig . 1 4Réponse d'un scintillateur liquide auxneutrons rapides d'une source Po-Be .
Un essai a été tenté,en vue d'introduire le lithium dans un scintillateur li-
quide au moyen d'un organolithien .
II - 2 .1 . CRISTAUX D'IODUREDE LITHIUM .
- GENERALITES .
Les cristaux d'iodure de lithium sont commerciaux et leur utilisation es t
devenue classique dans de nombreux laboratoires . Le but de cette étude est de montrer
les possibilités de quelques cristaux commerciaux .
Rappelons quelques propriétés des cristaux fluorescents :
Les cristaux non organiques du type iodure de sodium donnent des impulsions
- 22 -
dont la hauteur est proportionnelle à l'énergie des particules ionisantes et prati-
quement indépendante de la nature de ces particules . Il en résulte que les impulsion s
does aux neutrons (4,78 MeV) peuvent être ai-
sément distinguées des impulsions dites aux gam-
ma, dont l'énergie est en général inférieure à
2 MeV .
Activation ducristal :
730
Cpo /i5 mn
1
-
O
I`
o
On ne connaît pas le mécanisme suivant
lequel la lumière est produite dans un crista l
scintillant . Une description en a été donné e
par PRINGSHEIM : l'ionisation se produit dan s
le cristal et la particule ionisante abandonn e
son énergie . Une partie de cette énergie es t
transformée en lumière, le coefficient de con-
version ou d'efficacité lumineuse
étant l e
coefficient Cu de la formule (2) Le rest e
de l'énergie augmente l'énergie de vibratio n
du réseau cristallin, c'est-à-dire apparaî t
finalement sous forme de chaleur . Quand on in-
troduit un activateur, le coefficient C IP aug-
mente d'abord avec la concentration, puis un e
saturation se produit . Malheureusement,la plu -
part des activateurs sont absorbants dans l a
bande d'émission du scintillant et la lumièr e
émise décroît si une trop grande quantité d'ac -
tivateur est ajoutée . On ne peut pas prévoir, a priori, si un corps étranger ajouté e n
petite quantité se comporte comme une impureté ou un activateur .
Les activateurs des cristaux commerciaux sont l'étain et l'europium . Les ban -
des d'émission des cristaux diffèrent selon les activateurs ; la réponse spectrale d u
photomultiplicateur étant déterminée, il en résulte des variations de la réponse fi-
nale du détecteur .
II - 2 .2 EXPERIENCES .
Les expériences ont été réalisées avec des cristaux commerciaux de deux ori -
gines différentes :
- cristaux Harshaw, activés à l'étai n
- cristaux Larco, activés à l'europium
300
250
48o keV
Fig. 1 5Réponse d'un scintillateurliquide aux gamm$ de laréaction 7L1* . Li + y
Les cristaux étant de dimensions différentes, on pourra adopter la notatio n
- 23 -
abrégée ci-dessous :
Origine Larco Harshaw
Diamètre 2,5 3,75 2,5 3,75 3,75
Hauteur 1,25 0,67 0,67 1,25 1, 7Notation L 1 L2 L 3 H1 H 2
a) - Chaque cristal est étalonné en énergie à l'aide de- sources gamma connues :
or, césium et cobalt . Exemple : L 1 donne les pics de l'or, du césium, tracés sur le gra -
phique 16 . Le rapport des énergies des gamma de l'or et du césium 461 = 1,62 . Le rap-
f0 4
At° 3
port des hauteurs d'impul-
sion aux pics comporte une
erreur sur chacune de ce s
hauteurs . On peut admettr e
2 pour cent d'erreur rela-
tive sur chaque hauteur de
pic, soit environ 5 pou r
cent sur le rapport a S a
valeur mesurée est 1,58 ;on
prendra donc 1,58 ± 0,08 ;
ce qui montre qu'à la pré-
cision des mesures près la
proportionnalité de la ré-
ponse à l'énergie est véri-
fiée . Ce cristal permet d e
séparer les deux pics d u
cobalt à 1,17 et 1,33 MeV .
H1 et H2 ne permettent pa s
l'étalonnage en énergie .
b) - Réponse au x
neutronsd'unesource Po-Be .
Cot'as/mn
coao Bru&Io) RePon5e
Ç/ I~eponse
b
de fondnYole Cd
25V
30 VFig. 1 6
Réponse d'un scintillateur bord aux neutrons d ela colonne thermique de la pile de Saclay.
20V 35V hauteurd impul&ion
La source utilisée est une source Po-Be de 20 mC,Les neutrons rapides sont ralen-
tis et diffusés par de la paraffine ou du bois entourant la source . Les neutrons rendus
thermiques peuvent être arrêtés par une feuille de cadmium ou un écran de bore . La dis-
tance approximative de la source au cristal est de 20 cm .
Critique dudispositif :
- Impossibilité de définir la géométrie d'un tel système .
- La feuille de cadmium n'est pas un écran parfait :elle donne des gamma de cap-
ture et laisse passer les neutrons en ralentissement .
- Un certain nombre de neutrons sont diffusés par les murs de la pièce et le s
pièces en bois du dispositif et arrivent au cristal quand l'écran est en place . Ce s
défauts rendent impossible la mesure de l'efficacité d'un cristal donné .
RESULTAT : Le pic dû aux neutrons est tracé sur le graphique 18 a, ainsi qu e
— 24 —
les déformations de ce pic quand on interpose entre la source et le cristal un écra n
de plomb de 5 cm d'épaisseur (18 b) ou une feuille de cadmium (18 c) .
Normalisation des résultats : On peut cal —
culer pour les cristaux L, qui ont été étalonnés e n
énergie, à quelle énergie incidente correspond l a
hauteur des impulsions dues aux neutrons, en admet —
tant toujours la proportionnalité de la réponse à
l'énergie . Selon les cristaux, cette énergie vari e
entre 4,25 et 4,50 MeV . Le graphique 19 a été trac é
avec L3 .
Comparaison des coefficients de conversio n
optiqueCu entre les divers cristaux et avec u n
cristal d'iodure de sodium .
On prend comme référence le pic photoélec -
trique du césium donné par un cristal d'iodure d e
sodium activé au thallium, dans des conditions élec -
troniques fixées ; on attribue à la hauteur d'impul -
sion correspondante Vo la valeur 661KeV . Dans le s
mêmes conditions électroniques, on réalise les pic s
de hauteur V correspondant aux neutrons,avec le s
différents cristaux d'iodure de lithium . L'énergie
correspondante (avec le cristal INa) es t
x = 661V
Ke V .Vo
On a ainsi les résultats suivants :
L 1
L2
L3
H l
x
550
500
750
13 0
L'erreur relative, provenant des erreurs sur la détermination de V et Voest de
l'ordre de 6 pour cent .
Les coefficients C u sont proportionnels à x : le coefficient de conversio n
optique est environ 5 fois plus élevé pour les cristaux activés à l'europium (L) qu e
pour ceux activés à l'étain (H) .
Rapport de la largeur à mi—hauteur du pic à l'amplitude des impulsions a u
pic : Les valeurs les meilleures ont été obtenues en plaçant un écran de plomb d e
I
Taux de compt e
a/biC/
Au orCo cœsiumDrurlde {ond
II ,,
a
,, b
10,7
17
h volts
Fig. 1 7Réponse d'un cistal ILi(Eu)
aux gamma de Cs et Co .
140
- 25 -
1 cm d'épaisseur entre la source et le cristal .
Taux de corn'NA6 cps/ 10 mn
CZ
•
•
•b
~\•¿vJ\
30,5
„ haururd'impulsion
Fig. 1 8Réponse d'un cristal ILi(Eu) aux neu-
trons d'une source Po-Be + paraffine .
Elles sont respectivement de 16 pour cent pour les cristaux activés à l'étain
et de 12,5 pour cent pour les cris-
taux activés à l'europium .
c) - Réponse aux neutrons
de la colonne thermique deP2 . Le
cristal utilisé est L avec un pho-
tomultiplicateur du type RCA 5819 .
Il n'est pas possible de travailler
directement dans le faisceau,' cau-
se des nombreux gamma qui condui-
sent à des empilements et masquent
le pic dû aux neutrons . On utilise
les neutrons diffusés par de la paraffine et on se protège contre les gamma venant de
013
SeuilVa
coups/minut e
Efficacité . La mesure abso -
lue de l'efficacité n'est pas pos-
sible,' cause de l'imperfection d e
la géométrie du dispositif . On peut
cependant comparer les efficacités ,
en comparant les taux de comptage
dans des conditions analogues .
L 1
L 2
L 3
1200 800
500
25
Le taux de comptage vari e
avec l'absorption propre du cris-
tal . Ces considérations seront dé -
veloppées plus loin (d) .
- la pile par une épaisseur de 15 cm de plomb .
Si le canal est en partie ouvert (ouverture de 20 cm 2 environ) on a un pi c
simple d'allure habituelle (figure 20 a) . Si on ouvre davantage le canal, les taux d e
comptage au pic deviennent trop forts et on observe des impulsions jusqu'à une hau-
teur double de celle du pic . Ces impulsions sont dues h l'empilement de deux impulsion s
trop rapprochées (figure 20 b) .
Ceci montre que le cristal ne peut être utilisé dans un flux très intense d e
neutrons,
- 26 -
d) - Utilisation d'un cristal comme détecteur de neutrons dans le dispositif du ,
spectromètre á temps de vol . Dans cette expérience, la distance au mur de la pile est d e
hauteur d impu~ bn
n
Co"
4
4,45 Energie
Fig. 19 - Etalccmage en énergie d'un cristal ILi(Eu )
l'ordre de 6 m et le bruit de fond gamma assez faible pour que le pic dû aux neutron p
soit bien résolu . Un discriminateur ne laisse passer que les impulsions dont la hauteur
est supérieure au seuil V o ; on élimine ainsi le bruit de fond gamma dans sa presqu e
totalité,
L'expérience a été faite avec une base B = 5,30 m . Le graphique 21 montre l e
spectre obtenu : la courbe tracée représenten, taux de comptage en unité arbitrair e
dans un canal de largeur 200 ps/B, en fonction du temps de parcours en µs/m .
( e l (t) efficacité du détecteu rj l s'écrit Hy l = e l (t) cp (t )
U
( T (t) flux neutronique .
Détermination de la fonction e t (t) :
On dispose d'un spectre tracé avec un compteur á 10BF3 ; on a comme précédem-
tJ 2 = e2 (t) . T
60
45
30
'5fr )
Vot
ment .
02i MeV
— 27 —
e 2 (t) a été déterminé et vaut e 2 (t) = a
-0,1S tD'ou r¡2 = a ( 1—e 0'18t )
(1)
t ) .
A partir des valeurs expérimentales de r 2 , la courbe représentant les varia —
tions de (T t) en fonc-
tion de t a été tracée .
On en déduit la valeur de
e l ( t ) = v t )
Cette formule don—
ne les variations de e t en
fonction de t, représen-
tées par la courbe 2 2
Pour avoir la valeur ab-
solue de e l , il suffit de
remarquer que et = 1 quand
le détecteur devient"noir' :
Un calcul simpl e
montre que plus de 80 pour
cent des neutrons de vi-
tesse 2 200 m/s sont ab-
sorbés .
REMARQUE : L'ef-
ficacité totale du compteur est e t = e n .e', e' étant une efficacité- qui dépend de l a
répartition en amplitude des impulsiõns lumineuses, de leur collection optique et d e
l'électronique .
Pour chaque neutron absorbé, il y a libération d'une énergie constante (4,78 MeV )
et production d'une impulsion lumineuse d'intensité constante . La collection optiqu e
dans le cristal est telle qu'après le photomultiplicateur la distribution des impul-
sions présente l'aspect d'un pic (figure 17) ; on peut admettre qu'en discriminant a u
seuil Vo on collecte toutes les impulsions de neutrons, avec une bonne approximation .
On a donc :
é EL/ 1 et e l oL e n .
II — 2 .3 . INTRODUCTION DU LITHIUMDANSUNSCINTILLANT LIQUIDE .
L'organolithien a été préparé par Monsieur PICHAT, au Service de Chimie Physi-
que de Châtillon Ce composé, très instable, a été préparé directement dans le solvan t
1—e —O' 18t)
2V hauteur
d'impulsion
/o 4
kb)
V
Fig. 20
Réponme d'un cristal ni(S) aux
neutrons de . la colonas thermique
cows/mn
18/
0
- Fig . 21 -
Spectre de neutrons obtenu dans le-dispositif duspectromètre à temps de vol avec un cristal ILi(Sn) .
— f
D
290 4Q0 690 800(,4/m
IOC
- Fig . 22 -
Efficacité du cristal ILi(Sn )en fonction du temps de vol des neutrons .
100 200 300 400 500
600
700 800 pym
2000
'soc
1000
300
— 29 —
du scintillant . Il s'agit de 1'éthyl—lithium C2 H 5Li obtenu par action du lithium sur l e
chlorure d'éthyle . Il a été ainsi fabriqué une solution d'éthyl—lithium dans le scin-
tillateur (xylène + terphényl) contenant environ 9 g/l de lithium . La cellule est e n
verre et scellée après remplissage . Avec une telle concentration, le libre parcour s
moyen de capture d'un neutron de 0,025 eV est 18 cm, supérieur á la dimension moyenn ede la cellule .
L'éthyl—lithium ne se comporte pas comme un poison pour le scintillant ; l a
réponse aux neutrons rapides d'une source Po—Be a la même allure que dans le cas d u
scintillant boré . Une efficacité aux neutrons de la colonne thermique de la pile d e
Saclay a été observée .
Il semble que le coefficient de conversion optique soit très faible ; d'autre
part le produit lithié se décompose au bout de quelques semaines et la fluorescenc e
cesse .
— C O N C LU SI O N
Alors que la détection des neutrons thermiques peut être faite par les cris —
taux d'iodure de lithium , et envisagée par un scintillateur liquide contenant d u
cadmium, la détection des neutrons en ralentissement est plus délicate . Elle peu t
faire appel à un scintillateur liquide boré, á grande concentration de bore et sou s
un large volume, mais les conditions d'utilisation sont alors assez strictes (brui t
de fond gamma faible ) : spectromètre à temps de vol , avec base assez longue . L a
collection optique devient délicate pour de grands volumes ; la mauvaise réponse de s
liquides aux particules alpha impose un choix rigoureux des photomultiplicateurs e t
des montages électroniques appropriés . Dans ces conditions précises, on peut alor s
espérer une détection à grande efficacité des neutrons en ralentissement .
Je remercie vivement Monsieur BERTHELOT sous la directi-on de qui ce travai l
a été effectué dans les laboratoires du Centre d'Etudes Nucléaires de Saclay .
J'exprime également ma reconnaissance à Messieurs JACROT et NETTER, à Mademoi -
selle GALULA,pour leurs conseils quotidiens et leurs suggestions .
J'assure de ma gratitude Monsieur PICHAT, du Service de Chimie Physique d e
Chátillon, pour la préparation rapide des produits chimiques qui m'ont été néces-
saires .
Je remercie les membres de divers laboratoires du Commissariat à l'Energi e
atomique ; en particulier Monsieur FIEHRER et ses collaborateurs pour la mise au poin t
de l'appareillage électronique .
Je remercie enfin les membres du Service de Documentation qui ont assuré l a
présentation rapide de ce rapport .
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