Les données sont enregistrées dans l’ordre chronologique. Pour chaque événement sont stockés :
• son numéro depuis le début de l’acquisition • le numéro de la voie sur laquelle il a eu lieu • l’instant auquel il a eu lieu
• entre une et trois charges (i.e. résultats d’intégrations sur le signal)
Le module de décision est activé en mode booléen avec un OU sur les voies chambres à fission. Les détecteurs neutrons sont placés en suiveurs. Lorsqu’un événement « détec- teur neutron » se produit dans la fenêtre temporelle désirée (300 ns pour une base de vol de 1 m et 500 ns pour une base de vol de 2,4 m) autour d’un événement « chambre à fission », un événement de type coïncidence est généré dans lequel sont regroupés l’évé- nement « chambre à fission » et l’événement « détecteur neutron ».
Pour plus de facilité lors de l’analyse, les données au format FASTER sont trans- formées en arbres ROOT(1). Chacun des événements enregistré ayant été marqué en
temps, il est possible de reconstruire, à partir de ces arbres, le spectre temps de vol des neutrons sur chacun des scintillateurs utilisés.
(1). ROOT [70] est un environnement pour l’analyse de données développé au CERN en 1994 par René Brun et Fons Rademakers. Originalement conçu pour la physique de haute énergie, il contient de nombreux outils pouvant être utilisés dans d’autres disciplines et s’appuie sur une programmation orientée objet grâce à un interpréteur C/C++.
164 I De la mesure aux spectres en énergie des neutrons prompts de fission 2.1.1 Discrimination α-fission
Comme nous l’avons vu en partie B, chapitre II, les actinides peuvent fissionner ou se désintégrer par émission de particules α. Ce dernier type de désintégration est également détecté au sein de la chambre à fission et génère des coïncidences fortuites. Afin de ne pas prendre en compte ces dernières lors de la reconstruction du spectre temps de vol, un seuil est placé sur l’amplitude des événements survenant dans la chambre à fission. Celui-ci permet de ne conserver que les signaux générés par les fragments de fission (cf. figure C.9). 0.01 0.1 1 10 0 50000 100000 150000 200000 250000 C o u p s [/ s] Q [a.u.] 238 U(n,f) α FISSION 238 U(n,f) α FISSION 238 U(n,f) α FISSION 238 U(n,f) α FISSION 238 U(n,f) α FISSION
Avec faisceau (α + fission) Sans faisceau (α)
Figure C.9 – Discrimination α-fission et seuil de coupure appliqué lors de la recons- truction des spectres temps de vol. Cette discrimination a été obtenue sur la nouvelle chambre à fission 238U présentée en partie B, chapitre II.
En raison du seuil utilisé, la part de fission perdue ne correspond pas aux 2,9% esti- més de la zone de recouvrement (cf. partie B, chapitre II, page 74) mais à 4% du nombre total de fission. Le spectre temps de vol ainsi obtenu, présenté en trait plein noir sur la figure C.10, ne comporte que les coïncidences entre les événements du détecteur neutron et les fissions.
2 - Des données expérimentales aux spectres en énergie 165 0 200 400 600 800 1000 1200 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Coups T [ns] Pic γ−prompts 238 U(n2,6 MeV,f) 25 50 75 100 125 150 175 200 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Coups T [ns] Neutrons
Reste du pic γ−prompts
Bruit de fond
Figure C.10 – Spectre temps de vol reconstruit après discrimination α-fission (en noir) puis après discrimination neutron-γ (en pointillés verts) lors d’une mesure sur le Van de Graaff 4 MV du CEA. Ces deux spectres présentent trois composantes : un pic γ, une distribution neutron et une composante de bruit de fond.
Ce spectre présente trois composantes :
1. un pic correspondant aux γ-prompts émis lors du processus de fission : les photons sont tous émis de manière quasi-simultanée et se propagent tous à la même vitesse. Ils devraient donc tous arriver au même instant sur le détecteur. La largeur du pic observée est représentative de la résolution en temps du système.
2. une distribution neutron : les neutrons se propageant plus lentement que les pho- tons, elle se situe après le pic γ. La largeur de cette distribution est représentative de la distribution en énergie des neutrons convoluée de la résolution en temps du système.
3. le bruit de fond ambiant (neutronique et électromagnétique) : il est essentiellement dû aux neutrons et γ diffusés dans l’environnement, qui génèrent des coïncidences fortuites.
166 I De la mesure aux spectres en énergie des neutrons prompts de fission 2.1.2 Discrimination neutron-γ
L’étape suivante consiste à discriminer entre les événements neutrons et les événe- ments γ afin de ne plus conserver que la composante neutron du spectre temps de vol.
Les verres au lithium n’ont été utilisés que sur l’installation LICORNE, laquelle per- met d’obtenir des flux de neutrons incidents directionnels et donc peu de bruit lié au faisceau. Ainsi, la discrimination peut être réalisée à partir d’un seuil bidimensionnel énergie déposée-temps réduit, ainsi que présenté en partie B, chapitre III, page 94.
Pour les scintillateurs organiques, la discrimination est réalisée en étudiant la forme du signal, ainsi que nous l’avons vu au chapitre III de la partie B. La figure C.11 présente la discrimination neutron-γ obtenue sur l’un des détecteurs NE213 ( 12,5 cm × 5 cm).
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Eee [MeV] 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 Qlente /Q pseudo-totale Neutrons γ
Figure C.11 – Discrimination neutron-γ sur un détecteur NE213 lors d’une campagne de mesure auprès du 4 MV. L’axe des abscisses correspond à l’énergie équivalent-électron déposée dans le volume du scintillateur et l’axe des ordonnées au rapport des charges calculées en intégrant la composante lente et la composante pseudo-totale du signal (cf. partie B, chapitre III). Le contour représente la sélection des neutrons effectuée lors de l’analyse des données.
2 - Des données expérimentales aux spectres en énergie 167 Le spectre en pointillés vert sur la figure C.10 correspond au spectre noir de la même figure après discrimination, c’est-à-dire en appliquant la coupure sélectionnant les neutrons (cf. figure C.11).
Ce spectre présente un reste du pic γ-prompt (environ 20%) et une composante bruit de fond en plus de la composante neutron, qui nous intéresse pour notre étude.