Calibration en ´energie des d´etecteurs

La gamme d’´energie n´ecessaire `a la recherche et `a l’´etude de transitions de liaison entre les puits super- et normalement d´eform´es s’´etend d’une centaine de keV `a 4 − 6 MeV. En effet, nous requierons des conditions sur des transitions d’une bande superd´eform´ee s’´etalant environ de 700 `a 1600 keV pour rechercher des transitions discr`etes en co¨ıncidence au-del`a de 2 MeV pour les transitions de liaison et pour les transitions du puits normalement d´eform´e entre 150 `a 1900 keV. Il est donc primordial d’effectuer un ´etalonnage pr´ecis sur toute l’´etendue utile en ´energie. La calibration en ´energie s’effectue en trois temps que nous allons aborder successivement.

1. Calibration en source

La calibration en source permet d’ajuster les gains des d´etecteurs et d’´etablir une correspondance canal du spectre - ´energie gamma. La relation

entre les canaux (Xi) et l’´energie (Ei) se base sur un polynˆome d’ordre

donn´e :

Ei = ai+ biXi+ ciX_i²+ diX_i³+ ... (3.18)

Notre choix s’est port´e sur une division de la r´egion de calibration en deux parties. La partie basse ´energie fut ´etalonn´ee `a l’aide d’une source

de 152Eu par un polynˆome d’ordre deux afin de traiter la non-lin´earit´e

des d´etecteurs dans cette gamme d’´energie. Tandis que la r´egion allant de 500 keV `a environ 4 MeV fut calibr´ee de mani`ere lin´eaire en utilisant une

source de 56Co. Pour assurer la continuit´e de la calibration sur toute la

gamme d’´energie d´esir´ee, la zone de recouvrement en ´energie des sources fut utilis´ee. Pour chaque d´etecteur, un point d’intersection entre les deux courbes de calibration se trouvant dans la zone de recouvrement fut calcul´e afin de d´eterminer le canal de transition. Dans les cas ou aucune intersection n’intervenait dans la zone consid´er´ee, une position de diff´erence minimale en ´energie acceptable entre les deux courbes de calibration fut d´etermin´ee.

L’´etalonnage des voies 4 MeV et 20 MeV fut r´ealis´e `a l’aide du programme de reconnaissance automatique de pics d´evelopp´e par O.Stezowski [Ste02] utilisant le principe de logique floue.

Disposant d’une source de 56Co pour assurer une bonne calibration

jusqu’aux hautes ´energies, la transition de 3.45 MeV d’intensit´e relative-ment faible ´etait notre dernier point exp´erirelative-mental. Nous avons tout de mˆeme pu v´erifier la qualit´e de la calibration en observant un gamma issu

de l’excitation de l’´el´ement 16O `a 6.13 MeV pour une correction Doppler

nulle (ces gamma ´etant ´emis au repos apr`es excitation des enceintes BGO)(cf. fig. 3.10).

La diff´erence relev´ee entre la valeur mesur´ee pour les diff´erents types de d´etecteur et la valeur r´eelle de cette transition n’exc´edant pas 2.5 keV (c’est `a dire 1 canal dans les spectres 0 − 20 MeV), la calibration a ´et´e jug´ee satisfaisante.

Energie (2,5 keV / canal) Nb de coups 5617 keV 6128 keV Tronconiques Clover 5617 keV 6128 keV Cluster 5618 keV ^{6129 keV}

Fig. 3.10 – Contrˆole de la qualit´e `a haute ´energie de la calibration en source

effectu´ee entre 100 keV et 3.45 MeV. Comparaison de l’alignement du pic de

6.13 MeV ´emis par l’´el´ement16O pour les trois types de d´etecteurs Germanium

2. Correction de l’effet Doppler

Une fois les gains ajust´es en source `a 0.5 keV par canal pour les spectres d’extension 0 − 4 MeV et `a 2.5 keV par canal pour les spectres d’extension 0 − 20 MeV, nous pouvons effectuer la calibration sous faisceau. Celle-ci consiste en la d´etermination du coefficient de correction de l’effet Doppler.

La diff´erence entre l’´energie d´etect´ee Eγ et l’´energie vraie de la transition

E_γ0 reposant sur l’angle d’´emission du rayonnement gamma et sur la

vitesse de recul du noyau (cf. ´eq. 3.7), la correction Doppler s’effectue en utilisant les angles θ auxquels sont plac´es les d´etecteurs et l’estimation de la vitesse de recul en tenant compte de param`etres comme l’´energie incidente du faisceau, la perte d’´energie dans la cible, la nature et le nombre de particules ´evapor´ees, etc ...

Pour l’´etude des bandes superd´eform´ees connues et la recherche de nouvelles bandes une vitesse de recul de 1.85% de la vitesse de la lumi`ere a ´et´e choisie. Cette valeur correspond `a la vitesse de recul mesur´ee en milieu de bande dans des mesures de DSAM (Doppler Shift Attenuation Method) r´ealis´ees par Ch.Finck [Fin98].

3. Correction de la d´erive des d´etecteurs

Un des probl`emes majeurs de la calibration est l’instabilit´e de cer-tains d´etecteurs et de leur ´electronique. L’usage du programme automatique d´evelopp´e par M.Bergstr¨om permet de corriger au mieux cette d´erive. Le principe est de comparer la projection d’un ´echantillon r´eduit de donn´ees (80000 blocs d’une cassette DLT) `a un spectre r´ef´erence et de corriger les variations de la mani`ere suivante :

X_i^cor = a + bXi (3.19)

Le coefficient a corrige la variation de seuil du d´etecteur et b la variation de son gain. Malgr´e cette correction, certains d´etecteurs restent parfois irr´ecup´erables si les d´erives interviennent sur des temps tr`es courts. En effet, dans ce cas l’emploi d’´echantillons de donn´ees de taille plus r´eduite s’imposerait mais la fluctuation statistique ne permettrait pas de r´ealiser une correction automatique fiable.

Chacune de ces ´etapes conditionne ´egalement la qualit´e de la sommation add-back r´ealis´ee pour les d´etecteurs clover et cluster. En effet, l’alignement pr´ecis de chacun des cristaux composant ces d´etecteurs composites est requis `a basse ´energie afin que les transitions de grande ´energie ayant diffus´ees plusieurs fois

dans ces cristaux retrouvent apr`es sommation une ´energie la plus proche possible de leur ´energie initiale.