2.2 Analyse des donn´ ees exp´ erimentales
2.2.4 Evaluation de la contamination du faisceau ´
Comme mentionn´e au d´ebut du chapitre, le faisceau d’ions de 18Ne peut contenir en plus du 18Ne, du 18F, et du 17F sous forme mol´eculaire. Pour ´evaluer le niveau potentiel d’une contamination en18F et en 17F sept mesures de 171 s chacune ont ´et´e r´ealis´ees avec des cycles de 10 s de mesure de bruit de fond, 120 s d’implantation du faisceau (∼ 72 fois le temps de vie de18Ne et ∼ 2 fois celui de17F), 40 s de d´ecroissance et 1 s de d´eroulement de la bande.
Les donn´ees analys´ees lors de ces mesures plus longues sont issues des d´etecteurs de rayon- nement γ entourant SCEPTAR. La figure 2.7 pr´esente le spectre des raies γ enregistr´e lors d’une mesure. Pour ces donn´ees, on est int´eress´e par la totalit´e du cycle : le bruit de
Fig. 2.7 – Spectre des raies γ enregistr´e avec un d´etecteur du dispositif 8π lors d’une me- sure longue de l’activit´e γ. On distingue clairement les deux raies γ principales attendues dans la d´ecroissance de 18Ne : la raie `a 511 keV associ´ee `a l’annihilation des positrons ´
emis, ainsi que la raie `a 1042 keV cons´ecutive de la transition (0+ → 0+) super-permise. fond, la phase d’implantation et la phase de d´ecroissance. Pour cette raison la proc´edure de tri des cycles int`egre, en plus de l’´elimination des cycles qui pr´esentent une trop faible
statistique pendant la phase de d´ecroissance, l’´elimination des cycles qui pr´esente des chutes d’intensit´e dans la phase d’implantation aussi. Pour la plupart des cycles longs, comme dans le cas du cycle pr´esent´e dans la figure 2.8, il ´etait difficile de maintenir une intensit´e constante tout au long de la p´eriode d’implantation (120 s). Ces cycles ont ´et´e ´
elimin´es. On a v´erifi´e ´egalement le bruit de fond pour s’assurer que l’activit´e a bien ´et´e
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Temps (s) 0 100 200 300 400 Particules par 0,2 s Implantation
Fig. 2.8 – Activit´e γ associ´ee `a la d´ecroissance de 18Ne pour la totalit´e d’un « mauvais » cycle long. La phase d’implantation de ce cycle pr´esente plusieurs chutes d’intensit´e. d´egag´ee et qu’elle ne s’accumule pas d’un cycle `a un autre. Au final seulement 26 cycles sur 154 ont ´et´e consid´er´es.
Contrairement `a la m´ethode d´ecrite dans le paragraphe pr´ec´edent, le temps mort n’´etait pas fix´e au moment de la prise de donn´ees, on l’a calcul´e ´ev`enement par ´ev`enement en se basant sur les donn´ees d’une ´echelle de comptage.
L’analyse des donn´ees γ oblige en plus de la correction de temps mort `a tenir compte aussi d’une correction d’empilement d’´ev´enements. Cette correction est d´etaill´ee dans le chapitre suivant.
Le temps mort et le taux d’empilement d´ependent du taux de comptage. Au d´ebut de la p´eriode de d´ecroissance, les corrections en temps mort et en empilement sont respective- ment de l’ordre de 40 % et 6 %.
Une fois les donn´ees corrig´ees, on op`ere un ajustement de la distribution donnant l’´evolution du nombre d’´ev`enements d´etect´es au cours du temps, cycle par cycle : le bruit de fond, la phase de collection et la phase de d´ecroissance sont ajust´es, pour extraire la quantit´e de 18F existant dans le faisceau et v´erifier la pr´esence de 17F.
de l’´emission de rayonnement γ `a 511 keV. En revanche, ils n’y a pas d’autre raie γ ca- ract´erisant leur d´esint´egration. C’est donc `a cette raie qu’on va s’int´eresser pour proc´eder `
a l’ajustement de l’activit´e tout au long d’un cycle, voir la figure 2.9. N´eanmoins un ajus- tement de l’activit´e des raies γ `a 1042 keV peut nous servir `a v´erifier les corrections en temps mort et en empilement [37].
Dans un premier temps, on s’int´eresse seulement `a l’intensit´e de la contamination ´eventuelle
Fig. 2.9 – Le nombre de coups observ´e `a 511 keV pendant l’int´egralit´e d’un cycle de mesure repr´esentatif, corrig´e du temps mort et de l’empilement. La courbe rouge correspond `a l’ajustement des donn´ees, obtenu comme la somme d’une contribution constante du bruit de fond, de la contribution de 18Ne et celle de 18F issue directement du faisceau et de la d´ecroissance de18Ne. Cette figure est tir´ee de la r´ef´erence [37].
en18F, celle en 17F ´etant fix´ee `a 0 dans l’ajustement. Les temps de vie de 18F et17F sont fix´es `a leurs valeurs nominales de 109,7 minutes et 64,49 s [37] respectivement. Les seuls param`etres libres lors de l’ajustement sont les intensit´es de 18Ne et de 18F provenant du faisceau. Comme l’activit´e en18Ne arrive rapidement `a saturation, le nombre de raies γ `a 511 keV associ´e `a sa d´ecroissance est constant pendant la plus grande partie de la phase de collection. En revanche, le 18F provenant `a la fois du faisceau et de la d´esint´egration de 18Ne ayant une dur´ee de vie plus longue que la dur´ee de la phase de collection, son activit´e continue d’augmenter pendant toute la phase de collection. La figure 2.9 montre clairement la diff´erence d’´evolution du nombre de coups d´etect´es `a 511 keV en fonction du temps, respectivement associ´es `a la d´ecroissance de18Ne (allure constante) et de18F (crois- sance monotone sur la dur´ee de la phase de collection). On peut finalement d´eterminer la quantit´e de 18F provenant du faisceau : elle est donn´ee par le meilleur ajustement qui correspond au χ2 r´eduit le plus faible. Ces analyses sont d´etaill´ees dans la r´ef´erence [37].
D’apr`es cet article, l’intensit´e de18F dans le faisceau est au plus 2,5 × 107 ions/s lors des 37 premi`eres mesures r´ealis´ees au cours de l’exp´erience, soit trente fois plus que l’intensit´e de 18Ne. Cependant, compte tenu de la tr`es longue dur´ee de vie de 18F par rapport `a 18Ne, c’est la d´ecroissance de ce dernier qui domine largement l’activit´e mesur´ee pendant l’exp´erience.
On proc`ede de la mˆeme fa¸con pour quantifier le 17F contaminant ´eventuellement le faisceau. L’ajustement de la totalit´e des mesures donne une valeur n´egative de l’intensit´e de 17F de (−1,1 ± 0,5) × 104 ions/s [37], ce qui indique son absence dans le faisceau. Ce r´esultat est attendu car la source d’ions utilis´ee pour cette exp´erience est de type FEBIAD. La haute temp´erature qui r`egne dans une telle source est suffisante pour casser la liaison hydrog`ene-fluor ce qui se traduit par la faible probabilit´e de trouver le 17F sous forme mol´eculaire `a la sortie de l’ensemble cible-source. N´eanmoins, par mesure de s´ecurit´e, la valeur trouv´ee a ´et´e utilis´ee pour d´efinir une limite maximale de l’intensit´e de 17F qu’on peut avoir dans le faisceau : elle est estim´ee au plus `a 3,8×103 ions/s [37].