R´esultats exp´erimentaux

Le spectre exp´erimental en ´energie est trac´e pour chaque voie (cf figures 5.4) `a partir d’une exp´erience d’environ 12 heures. L’´electrode CS pr´esente donc un pic unique `a 59.5 keV et une queue `a basse ´energie d’´ev`enements `a mauvaise collecte de charge. Conform´ement aux lignes de champ que l’on a observ´ees pr´ec´edemment, ceci indique que les ´electrons sont toujours d´epos´es sur l’´electrode CS. L’interaction des γ de 59.5 keV se fait principalement par effet photo´electrique. L’essentiel des ´ev`enements de la source d´eposent toute leur ´energie dans le d´etecteur. La pr´esence d’une queue `a basse ´energie indique donc la pr´esence d’´ev`enements `a mauvaise collecte (leur pr´esence est discut´ee dans la suite du chapitre). Le signe du signal obtenu est fonction du type de porteur collect´e (´electron ou trou). Le signe de la charge collect´ee sur CS est toujours positif car cette ´electrode collecte les ´electrons (et que le pr´eamplificateur de charge est inverseur). Les ´electrodes VSS et CI collectant uniquement des trous, le signe du signal obtenu est toujours n´egatif.

0 50 100 0 100 200 300 Amplitude CS (keV) −100⁰ −50 0 50 50 100 150 Amplitude VSS (keV) −100⁰ −50 0 50 100 200 300 400 Amplitude CI (keV) 0 50 100 150 0 50 100

Amplitude Chaleur Brute (keV)

Fig.5.4 – Histogramme des voies VSS, CS, CI et Chaleur (avant soustraction de l’effet Luke).

Quelque soit le type d’´ev`enement, les ´electrons sont collect´es sur l’´electrode CS. On observe 3 types d’´ev`enements dans le d´etecteur :

1. les ´ev`enements dont les trous sont collect´es sur l’´electrode VSS, 2. ceux dont les trous sont collect´es sur l’´electrode CI,

3. et les ´ev`enements mixtes pour lesquels la collecte des trous se fait sur les ´electrodes VSS et CI (cf figure 5.5).

Le spectre de la voie chaleur (figure 5.4 en bas `a droite), avant correction de l’effet Luke, pr´esente deux pics `a 139 et 114 keV. Celui `a 139 keV provient des ´ev`enements de volume qui sont collect´es avec une tension de VCS−VCI=4 V. La prise en compte de l’effet Luke donne bien : 59.5(1 + (VCS− VCI)/3) = 139 keV. Et pour les ´ev`enements de surface dont les charges sont collect´ees sous une tension de VCS−VV SS =2.75 V, 59.5(1+(VCS−VV SS)/3) = 114 keV. Apr`es correction de l’effet Luke (cf chapitre 3), on obtient une raie unique `a 59.5 keV en ´energie de recul (cf figure 5.7).

La figure 5.5, qui repr´esente l’amplitude de la voie CS en fonction des amplitudes des voies VSS et CI, permet de mieux d´ecomposer les diff´erents ´ev`enements (le code couleur est le mˆeme pour les deux types d’´ev`enements). Nous allons d´etailler ces 3 types d’´ev`enements.

1. Les ´ev`enements verts : ils ne donnent aucune collecte sur VSS. Tous ces ´ev`enements donnent autant de charge sur CS et sur CI et principa-lement des ´ev`enements de 59.5 keV (les ´ev`enements qui donnent moins de 59.5 keV peuvent provenir d’´ev`enements qui ont d´epos´e une petite partie de leur ´energie dans le capˆot de cuivre (11 keV au maximum) par interaction Compton puis le reste de leur ´energie dans le d´etecteur). Ces ´ev`enements ont eu lieu dans le volume fiduciel. On va voir dans la suite de l’expos´e que leur rendement d’ionisation est proche de 100% (cf figure 5.7 figure de droite, ´ev`enements verts).

2. Pour les ´ev`enements de couleur rouge, les trous sont tous d´epos´es sur l’´electrode VSS ce qui implique qu’aucune collecte de charge n’est effectu´ee sur l’´electrode CI. Pour ce type d’´ev`enements, la collecte n’est pas toujours de 59.5 keV, elle peut ˆetre bien inf´erieure. Or ceci ne peut ˆetre expliqu´e que par une mauvaise collecte de charge (on rappelle que la plus grande majorit´e des ´ev`enements laissent toute leur ´energie dans le d´etecteur par effet photo´electrique). De la charge est perdue sur les surfaces. En effet la pr´esence de surfaces libres entre les ´electrodes constitue une zone o`u le pi´egeage peut ˆetre important. Le rendement d’ionisation de ces ´ev`enements `a mauvaise collecte est faible (ceci sera expos´e figure 5.7 figure de gauche, ´ev`enements rouges). De plus, pour ces ´ev`enements `a mauvaise collecte, l’amplitude de la charge collect´ee sur VSS est environ la mˆeme que celle qui est collect´ees sur CS (cf figure 5.5 de gauche). Le fait que ces ´ev`enements soient distribu´es le

long de la diagonale CS=VSS ne signifie pas forc´ement qu’autant de trous que d’´electrons sont pi´eg´es mais que le pi´egeage des porteurs a une influence sur les deux ´electrodes. Ce r´esultat qui n’est pas trivial est discut´e par la suite lors de la confrontation des exp´eriences aux simulations. Ces ´ev`enements ne font pas partie du volume fiduciel car ils donnent toujours lieu `a de la collecte sur l’´electrode VSS. 3. Les ´ev`enements de couleur bleue sont les ´ev`enements pour lesquels

les trous sont partag´es entre les ´electrodes VSS et CI. Ces ´ev`enements proviennent des zones interm´ediaires entre le volume fiduciel et le volume des ´ev`enements proches de la surface, notamment les zones de champ faibles. La totalit´e des ´electrons est collect´ee sur CS (on note que ces ´ev`enements donne quasiment tous 59.5 keV sur CS sur la figure 5.5). La somme de ce qui est collect´e sur VSS et sur CI vaut 59.5 keV, ces ´ev`enements sont donc `a des rendements d’ionisation proches de 100%. Ils ne font pas partie du volume fiduciel car ils donnent lieu `a de la collecte sur VSS. 0 20 40 60 0 10 20 30 40 50 60 70 Amplitude VSS Amplitude CS 0 20 40 60 0 10 20 30 40 50 60 70 Amplitude CI Amplitude CS

Fig.5.5 – Trac´e des amplitudes ionisation CS en fonction de VSS (`a gauche) et CS en fonction de CI (`a droite) en valeur absolue. Le code couleur est le mˆeme pour les deux figures. En vert : les ´ev`enements de volume, en rouge les ´ev`enements proches des surfaces et en bleu les ´ev`enements mixtes.

f (AmplitudeCI) (figure 5.5) on distingue clairement les ´ev`enements de vo-lume (en vert), les ´ev`enements proches des surfaces (en rouge) et les ´ev`enements mixtes (en bleu).

Apr`es correction de l’effet Luke, il est possible de tracer le rendement d’io-nisation (qui est le rapport de la charge totale collect´ee sur l’´energie de recul) en fonction de l’´energie de recul. Le r´esultat avant s´election des ´ev`enements de volume se trouve sur la figure 5.7 `a gauche. On voit la pr´esence de la raie de γ `a 59.5 keV `a des rendements d’ionisation proches de 1 ainsi que des ´ev`enements `a bas rendement d’ionisation qui sont compos´es des ´ev`enements proches des surfaces. Il s’agit maintenant d’appliquer une s´election sur les ´ev`enements de volume uniquement pour d´eterminer si cette s´election ´elimine bien les ´ev`enements `a bas rendement d’ionisation.