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Encore plus avec SEMIRAMIS : une source de photons de haute énergie !

Une source de photons allant jusqu’à 10 MeV est maintenant disponible au CSNSM pour calibrer les détecteurs !

L’équipe SEMIRAMIS, avec la collaboration du groupe Astrophysique Nucléaire du CSNSM, a en effet utilisé la résonnance à 991.9 keV de la réaction 27Al(p,γ)28Si pour produire avec ARAMIS des photons de haute énergie.

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La figure ci-dessus montre le spectre γ obtenu avec un détecteur GeH 40% positionné à 0°. L’énergie du faisceau (Ep=993.5 keV) est légèrement plus élevée que celle de la résonnance afin de tenir compte de l’épaisseur de la cible (0.2 µm) et de la largeur de la résonnance. On reconnait dans l’encart le pic de pleine énergie à 10 776 keV (= 10762 keV + EDoppler) ainsi que les pics de simple et double échappement (resp. S.E. et D.E.).

Les principales raies gamma référencées [1] (intensité > 5%) sont répertoriées dans le tableau ci-dessous :

Eγ (keV) 1 778.9 2 838.9 4 743.0 6 019.9 10 762.9
Intensité relative (%) 94.8 5.5 8.8 6.0 76.6

Cette large gamme d’énergie est complémentaire aux énergies accessibles avec les sources de gamma généralement utilisées. Cela permet ainsi de réaliser des étalonnages (énergie et efficacité) de détecteurs sur une grande gamme en énergie, comme cela est parfois nécessaire pour l’astrophysique spatiale ou pour de nombreuses expériences de physique nucléaire.
Grâce à un porte-échantillon spécialement conçu, le rendement de la réaction (p,γ) a pu être mesuré avec précision. Il est compatible avec les simulations qui donnent un taux de réaction de 1.08±0.06 109 par proton incident. La barre d’erreur provient de l’incertitude sur la force de la résonnance.

Le débit de dose mesuré dans la salle était égal au bruit de fond, ce qui confirme la possibilité d’utiliser ces photons dans les conditions actuelles de fonctionnement d’ARAMIS, c’est-à-dire en zone publique.

D’autres développements sont d’ores et déjà prévus pour produire des gammas allant jusqu’à environ 12 MeV. Les instruments et techniques mis au point pour réaliser cette source permettent aussi d’envisager la méthode d’analyse PIGE (Particule Induced Gamma-ray Emission) pour le dosage de l’hydrogène et le dosage isotopique des éléments légers.

Contact : Nicolas.Pauwels@csnsm.in2p3.fr.


[1A. Anttila et al., Nucl. Instr. And Meth 147 (1977) 501-505.