4.4.1
Variation d’efficacit´e au pic de pleine ´energie
Beaucoup de raies provenant de la radioactivit´e naturelle sont pr´esentes dans le bruit de fond instrumental de SPI. Les “familles”238U et232Th sont les plus repr´esent´ees. Les demi-
vies de ces isotopes ´etant tr`es grandes (∼ 109 ann´ees), ils produisent des raies d’intensit´e
constante. Cette propri´et´e int´eressante peut ˆetre utilis´ee pour d´eterminer les variations d’efficacit´e des d´etecteurs. Nous distinguons par la suite :
– l’efficacit´e au pic de pleine ´energie : c’est l’efficacit´e au pic dans une large bande autour de celui-ci (∼6 fois sa FWHM).
– l’efficacit´e au pic dans une bande en ´energie fine : c’est l’efficacit´e dans une bande fine centr´ee sur le pic de pleine ´energie. Cette derni`ere est plus sensible au changement de forme du pic et donc `a la d´egradation (cf. §4.4.2).
En utilisant Weidenspointner et al. [2003], nous avons identifi´e toutes les raies issues de la radioactivit´e naturelle pr´esentes dans les spectres de SPI. Une s´election des raies “propres” les plus intenses est propos´ee dans le Tableau 4.3. Un taux de comptage par r´evolution pour chaque raie s´electionn´ee est d´eduit par un simple comptage des coups situ´es au dessus d’un continuum lin´eaire. Un taux de comptage commun est obtenu pour les raies `a 241.997 keV et 238.632 keV (car elles sont “m´elang´ees”). La Figure 4.15 repr´esente le taux de comptage des raies `a 1460 keV et 2614 keV en fonction du temps entre les annealings 1 et 2. Aucune diminution n’est visible. En ajustant, pour chaque raie s´electionn´ee, une droite entre la r´evolution 43 et 86, on d´erive la diminution relative d’efficacit´e dans la mˆeme p´eriode. La Figure 4.16 illustre le r´esultat. On constate une variation d’efficacit´e marginale. Une valeur moyenne de 1.34±0.7% est d´eduite de la Figure 4.16 (droite en pointill´es).
4.4.2
Variation d’efficacit´e au pic dans une bande en ´energie fine
L’efficacit´e au pic de pleine ´energie ´etant stable, nous avons examin´e les variations d’efficacit´e au pic dans une bande en ´energie fine. Notre ´etude porte sur une bande en ´energie de 2 keV centr´ee sur le pic (pour ´eviter de trop grandes fluctuations statistiques) ; le taux de comptage dans cette bande reproduit en premi`ere approximation les variations du “maximum du pic de pleine ´energie”. La pr´ecision de l’analyse est am´elior´ee par l’utilisation conjointe de raies de bruit de fond issues de la radioactivit´e naturelle et de raies de bruit
72 4. La d´egradation du plan de d´etection de SPI
energie origine commentaire en keV
famille 238U
46.539 210Pb(β−)210Bi faible
241.997 214Pb(β−)214Bi
258.26 234mPa(β−)234U non identifi´ee
295.224 214Pb(β−)214Bi m´elang´ee
351.932 214Pb(β−)214Bi m´elang´ee
766.38 234mPa(β−)234U s´electionn´ee
785.96 234mPa(β−)234U faible& m´elang´ee
786.27 234mPa(β−)234U faible& m´elang´ee
1001.14 234mPa(β−)234U s´electionn´ee
1238.11 214Bi(β−)214Po faible
1377.66 214Bi(β−)214Po m´elang´ee
1407.98 214Bi(β−)214Po faible& m´elang´ee
1764.49 214Bi(β−)214Po m´elang´ee famille 232Th 238.632 212Pb(β−)212Bi m´elang´ee 300.087 212Pb(β−)212Bi complexe 338.320 228Ac(β−)228Th s´electionn´ee 583.19 208Tl(β−)208Po m´elang´ee 727.33 212Tl(β−)212Po s´electionn´ee 860.564 208Tl(β−)208Po faible 911.204 228Ac(β−)228Th s´electionn´ee 964.766 228Ac(β−)228Th m´elang´ee 968.971 228Ac(β−)228Th m´elang´ee 2614.6 208Tl(β−)208Po s´electionn´ee autre 1460.81 40K(EC)40Ar s´electionn´ee
Tab.4.3: Les raies provenant de la radioactivit´e naturelle. ”M´elang´ee” signifie que le taux de comptage dans cette raie est ind´eterminable car elle est m´elang´ee avec une autre. ”Faible” signifie que le taux de comptage dans cette raie n’est pas assez significatif au regard de notre ´etude. “S´electionn´ee” signifie que la raie est utilis´ee pour d´eterminer les variations d’efficacit´e des d´etecteurs de SPI.
Fig. 4.15: Taux de comptage dans les raies `a 1460 et 2614 keV en fonction du temps.
Fig. 4.16: Diminution de l’efficacit´e au pic de pleine ´energie (ie. dans une bande en ´energie large) entre la r´evolution 43 et 86. La droite en pointill´es repr´esente la valeur moyenne, soit 1.34±0.7%.
de fond “classiques”. Sachant que la variation d’efficacit´e au pic de pleine ´energie est n´egligeable, toutes les raies peuvent ˆetre utilis´ees dans une bande en ´energie fine apr`es une renormalisation par le taux de comptage dans une bande en ´energie large. Ainsi, les fluctuations syst´ematiques de l’intensit´e de ces raies, engendr´ees par l’environnement spatial, sont supprim´ees. La validit´e de cette m´ethode est confirm´ee par la coh´erence entre les r´esultats issus des deux “cat´egories” de raies (raies de bruit de fond classiques et raies de bruit de fond issues de la radioactivit´e naturelle). La Figure 4.17 repr´esente la variation relative d’efficacit´e au pic dans une bande en ´energie fine entre la r´evolution 43 et 86. Une diminution de 5.3±0.5% `a 1 MeV est d´eduite en ajustant un polynˆome du second degr´e aux donn´ees. Nous avons, par la suite, tent´e de reproduire ces conclusions de mani`ere analytique en utilisant les r´esultats obtenus avec le Mod`ele 3. Des profils de raies d´egrad´ees et non d´egrad´ees ont ´et´e simul´es en utilisant les τ respectifs des raies `a 439, 883, 1779 et 2754 keV pour les r´evolutions 43 et 86. En comparant les taux de comptage dans une bande en ´energie de 2 keV “avant et apr`es d´egradation”, on obtient le r´esultat souhait´e (cf. Figure 4.17). Les r´esultats exp´erimentaux et les simulations sont coh´erents `a hautes ´energies. A basses ´energies des diff´erences pouvant aller jusqu’`a un facteur 2 sont constat´ees. On constate donc que le Mod`ele 3 reste perfectible `a basse ´energie. En effet, ce mod`ele n’est pas adapt´e lorsque l’effet de la d´egradation sur la forme de la raie est faible, `a savoir lorsque la dose re¸cue par le d´etecteur est minime ou pour les raies `a basse ´energie (car plus l’´energie est basse, moins le pi´egeage est actif).