HAL Id: jpa-00213675
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Submitted on 1 Jan 1969
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ASSOCIATIONS DE DÉTECTEURS EN PHYSIQUE NUCLÉAIRE
M. Riou
To cite this version:
M. Riou. ASSOCIATIONS DE DÉTECTEURS EN PHYSIQUE NUCLÉAIRE. Journal de Physique Colloques, 1969, 30 (C2), pp.C2-78-C2-79. �10.1051/jphyscol:1969211�. �jpa-00213675�
JOURNAL DE PHYSIQUE Colloque C 2, supplément au no 5-6, Tome 30, Mai-Juin 1969, page C 2
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78ASSOCIATIONS DE DÉTECTEURS EN PHYSIQUE NUCLÉAIRE
Institut de Physique Nucléaire, BP No 1, Orsay
Résumé. - On examine brièvement les principes qui président à Sassociation de détecteurs en physique nucléaire, notamment pour l'identification et la séparation des noyaux produits au cours d'une réaction nucléaire, pour la mesure précise de leur énergie dans les expériences à une ou deux voies.
Abstract. - The principles governing the association of detectors in nuclear physics are briefly investigated : especially, identification and separation of nuclei produced in a nuclear reaction, the precise measurement of their energy in one or two channel experiments.
L'expérimentation en physique nucléaire utilise de utiliser les relations parcours-énergie, l'épaisseur D plus en plus couramment des associations de détecteurs d'un détecteur où la perte d'énergie est AE étant en nombre et qualité croissantes. On peut tenter de
dégager les tendances suivantes : D = R(E) - R(E - AE),
- identification et séparation précise des noyaux produits au cours d'une réaction nucléaire,
- mesure précise de leur énergie,
- développement des expériences à plusieurs voies.
En ce qui concerne le problème d'identification, la figure 1 résume les différentes méthodes permettant de déterminer la masse m et la charge z d'un ion de
vitesse v à partir de mesures de temps-de-vol T(ou d'une séparation par champs croisés), d'énergie cinétique totale E, de perte d'énergie partielle AE et de rigidité magnétique BR.
La méthode la plus courante et parfaitement au point pour les noyaux légers (p, d, t, 3He, a) consiste à mesurer Ies pertes d'énergie dans des détecteurs solides (quelquefois gazeux) : on peut soit utiliser le produit E.AE qui est à peu près proportionnel à mz2, soit
les parcours R dépendant à la fois de la charge moyenne Z et de la masse.
La communication de R. Chaminade et al. donne un exemple de bonne séparation de noyaux légers obtenus par cette méthode avec l'emploi de petits calculateurs en ligne. Elle est couramment utilisée pour l'étude des réactions de transfert (p, d), (d, p), (d, t), (d, 3He), etc
...
à moyenne énergie. Un autre exemple est donné par la communication de C. Brun et al. montrant qu'avec deux jonctions de 50 pm et 500 ym il est possible d'identi- fier des ions jusqu'à Z = 8 et peut-être 9, à condition de déterminer empiriquement la relation parcours- énergie pour au moins deux masses de chaque 2.
Cette méthode est applicable dans le domaine d'énergie et de masse où la charge moyenne des ions Z est voisine de la charge nucléaire Z.
Une autre méthode est exposée dans la communi- cation de J. C. Jacmart et al. : elle est basée sur la mesure d'énergie par jonction à localisation dans le plan focal d'un spectromètre magnétique et s'applique, soit aux noyaux plus lourds, soit au noyaux légers pour séparer un événement peu abondant, comme certains transferts, d'autres très intenses, comme les diffusions élastiques. Cette méthode, conjuguée avec une mesure de temps-de-vol pourrait permettre d'identifier les noyaux super-lourds formés par réaction de fusion. Une autre méthode est exposée dans la communication de D. E. Alburger et consiste à mesurer l'énergie après un analyseur à champs croisés.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:1969211
ASSOCIATIONS D E DÉTECTEURS EN PHYSIQUE NUCLÉAIRE C 2 - 7 9 La mesure précise des énergies a fait de grands progrès
notamment par l'utilisation de spectromètres magné- tiques et de détecteurs à localisation placés dans leur plan focal. Après l'utilisation d'émulsions nucléaires - offrant une bonne précision mais nécessitant un dépouil- lement complexe, puisqu'il n'y a pas de sélection des événements - ou d'hodoscopes composés de scintil- lateurs donnant une précision médiocre, on a utilisé ces dernières années de nouveaux détecteurs qui peuvent être déclenchés suivant la sélection désirée des événements.
La chambre à étincelles utilisée suivant la méthode de séparation des courants proposée par G. Charpak permet une localisation avec une précision supérieure à 1 mm sur des distances de l'ordre de 50 cm. La communication de O. Beer et al. donne un bon exemple de spectre obtenu à Saclay en diffusion inélastique de protons de 24,5 MeV avec une résolution globale de 18 keV et un taux de comptage de 200 impulsions par seconde. D'autres méthodes (chambres ioniques ou à magnétostriction) peuvent également être utilisées.
Lorsque les taux de comptages sont élevés, la localisation au moyen de chambres proportionnelles à fils multiples (voir communication de G. Charpak) permet une précision de l'ordre de 1 mm avec 3 x 105 impulsions par seconde et par fil.
Une autre méthode consiste à utiliser des jonctions à localisation qui permettent une précision de 0,5 mm pour une longueur totale de 50 mm par jonction et offrent de plus une bonne identification des noyaux par la mesure d'énergie, comme nous l'avons vu plus haut. La communication de G. Lemarchand et J. Quidort donne un exemple d'utilisation avec un spectromètre Buechner : la résolution globale obtenue est de 6 x IOu4 et essentiellement due aux conditions de cible.
On peut donc effectuer actuellement très aisément des mesures avec une résolution de quelques pour mille, et si nécessaire, de quelques pour dix mille.
Des dispositifs analogues peuvent être utilisés dans
des expériences à deux voies, par exemple, dans l'étude des réactions (p, 2 p). Dans ce cas, le rendement est beaucoup moins élevé et les phénomènes parasites plus importants (coïncidences fortuites), ce qui oblige à être moins exigeant sur la résolution : elle atteint actuellement environ 1
%
sur la somme des énergies des particules émises. C'est ce qui a été obtenu en particulier à Orsay, dans les expériences (p, 2 p) avec un système de deux spectromètres magnétiques et de chambres à étincelles à localisation. Une expérience (p, 2 p) sur le deutérium, également à Orsay, est décrite dans la communication de M. Morlet et al., et combine l'utilisation d'un spectromètre magnétique sur une voie et de 4 télescopes à parcours sur l'autre, de façon à obtenir une bonne résolution angulaire. Une autre expérience (p, 2 p) à 45 MeV est décrite dans la commu- nication de Greeniaus et al. combinant des chambres à étincelles à localisation et des compteurs à scintilla- tion.Une expérience (71-, 2 p) est décrite dans la commu- nication de T. Bressani et al. : le nombre relativement faible de pions incidents conduit à un système de détection à grand angle solide où les directions des protons sont déterminées par deux chambres à étin- celles et leur énergie déduite de leur parcours dans un empilement de scintillateurs plastiques, ce qui fournit une précision sur l'énergie de l'ordre de 5 MeV.
On peut espérer des progrès dans ce genre d'expé- riences par l'utilisation d'accélérateurs à haute intensité et bon temps d'occupation (cyclotrons isochrones, usines à pions de différents types) et par l'emploi de systèmes de détection offrant à la fois un grand angle solide et une bonne précision.
On peut penser, en particulier, à l'utilisation d'un spectromètre magnétique entourant la cible comme dans le projet Grand Oméga (voir la communication de M. A. Michelini) (*).
(*) N. D. L. R. Ce texte ne nous est malheureusement pas parvenu.
