Etude des phénomènes photophysiques de la discrimination entre neutrons rapides et photons gamma dans les scintillateurs plastiques

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Etude des phénomènes photophysiques de la

discrimination entre neutrons rapides et photons gamma

dans les scintillateurs plastiques

Eva Montbarbon

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Eva Montbarbon. Etude des phénomènes photophysiques de la discrimination entre neutrons rapides et photons gamma dans les scintillateurs plastiques. Autre [cond-mat.other]. Université Paris Saclay (COmUE), 2017. Français. �NNT : 2017SACLN040�. �tel-01685285�

Etude des phénomènes

photophysiques de la

discrimination entre neutrons

rapides et photons gamma dans

les scintillateurs plastiques

Thèse de doctorat de l'Université Paris-Saclay préparée au CEA LIST École doctorale n°573 : Interfaces Spécialité de doctorat : Milieux denses et matériaux

Thèse présentée et soutenue à Gif-sur-Yvette, le 3 octobre 2017, par

Eva MONTBARBON

Composition du Jury : Isabelle LAMPRE

Professeur, Université Paris-Sud (LCP) Président

Sébastien CHENAIS

Maître de conférences, Université Paris 13 (LPL) Rapporteur

Christophe DUJARDIN

Professeur, Université Lyon 1 (ILM) Rapporteur

Franck DELAUNAY

Maître de conférences, ENSICAEN (LPC) Examinateur

Matthieu HAMEL

Ingénieur, CEA Saclay (LCAE) Examinateur

Robert PANSU

Directeur de recherche, ENS Paris-Saclay (PPSM) Directeur de thèse

N N T : 20 17 S A C LN 04 0





γ 

 + � → + � � + � → + � , � + � → � ∗ + � + . � → � + � + � , � + � → + �′_{� �} + � → , ∗ → , _{+ − + �}′_{� �} ,









                     γ  

²

)

,

,

(

x

y

z



dV

z

y

x

dP





(

,

,

)

²

            

 

 





i i s

m

S

 

   

 













1



3

 

prompt k h S S tS 



0 1





[

]

]

[

1 1

M

k

k

dt

M

d

S nr S r







   

_



















f

t

M

t

M



exp

)

(

0 1 1  S nr S r f

k

k





1



   

_





















f S r S r F

t

M

k

M

k

t

i



exp

)

(

0 1 1

T nr T r T

k

k





1



 

_k

_{ }

_M

_k

_{ }

_M

dt

M

d

ATT 3 0 3 2 3 3 







   



_



_

)

(

exp

1

)

(

exp

)

(

0 3 0 3 0 3 0 3 3

T

t

k

T

t

k

k

k

M

t

M

ATT













  

 

 

_        0 3 0 3 0 3 0 3 ln 1 M k k M k k T ATT ATT

 

 

 

t

k

M

t

M

ATT





1

0 3 3

 

3

M

 

t



 

3

M

₀

exp

 



k

_nrT

t

 

t k

 

M

 

t k

 

M



k t



I T nr ATT ATT ATT 0exp 2 3 2 3 _{ } 

 

_                        3 03 2 02 1

01exp

_

exp

_

exp

_

t n t n t n t N   

6 0 0 6 0 1 _              r R r R k k D D Förster

_



   

















d

I

n

N

R

_{D A} A D 4 0 4 5 0 6 0

128

²

)

10

ln(

9000







   



   









d



I

L

r

k

_{Dexter D A} 4 0

2

exp



















0 0 0 1 1 1

T

S

S

S

S

T













h







* *

.

 







A

D

A

D





* *

MM

M

M







  γ

γ l e

h

E

E









  













cos

1

1

'

2







mc

h

h

h

       







mc

E

_e

E

_e

h



2

²







r recul n recul n recul

E

m

m

m

m

E

4

₀

cos

²



2









n recul n

A

A

E

E

_

















²

1

1

2 0

B

A

n











γ

β γ

    



 





_

_

_

 



S

I

e

S

Sm n 0 ) (

FP

h

S

S

₁





₀





1 1

T

S





1 0 1 1

T

S

S

T









1 0 1 1

T

S

T

T









0 1 1

T

2S

T







P

h

S

T

₁





₀





0 1

S

S





0 1

S

T





Q

S

Q

S

₁







₀



Q

T

Q

T

₁







₀



)

(

)

(

)

(

)

(

_{1 0 2 0 1 1 2} 1

M

S

M

S

M

S

M

S





Förster

 





)

(

)

(

)

(

)

(

_{1 0 2 0 1 1 2} 1

M

S

M

S

M

S

M

S





 

Dexter





1 1 1 1

S

T

T

S









1 1

T

T

S

_n







γ



γ



 

 

t

I

I

A



_log

0 C l A()() 

fluo abs fluo abs Stokes





_

_









1 

1



N N

E

N

N

ph Q L phe

N

N









η η ε η ε η



















d I d QE I Q ) ( ) ( ) (























²

²

1

2

r

d

d



252 4    _Cf source A TC   τ source s source s

TC

TC

TC









1

τ s PMT s PMT

TC

TC

TC









1

τ



 γ  γ







 









FWHM

FWHM

S

FoM

n n n E E











35

,

2

] ; [ 1 2

   A T_n _n  4  

F D AR   -  γ -     détecteur neutrons faux F

N

N

TC



 

  γ γ - - - n n n n n source n source source n A A A N N GARR







   _    _ _ _ 

ń ȩś Ś

ń ż

τ τ





max

)

(

t t lent l

dt

t

f

Q





max 0

)

(

t t tot

f

t

dt

Q































d d d

t

ln

τ





RC

τ d p d p t t y y p   





max 0

)

(

t t i

I

t

dt

Q

        gamma high neutron high

t

t

t



(



)



(



)



γ    



  _{ }   ( ( )) ( ) ( ) ( ) ) ( 1 2 2 f jX f X dt e t x t x FT f X j ft 2 2 2 1

(

)

(

)

)

(

f

X

f

X

f

X







 















1 0

2

exp

)

(

)

(

N n

nk

N

j

n

x

k

X



) 0 ( 1 1 X N d 



(0) (1)



1 2 X X N d  

) 0 ( ) 1 ( 1 3 X X d  

dt

b

a

t

t

f

a

f

b

a

W

_{f ab}











 





_

   * ,

(

)

.

1

,

)

,

(





 2 0

)

,

(

1

1

)

(









nb j j S b

b

a

W

n

a

P

_

1 1024 2 ) ( f a P f  a 512 1



P

(

a

)

_a

f

lent rapide t t t t t t tot

f

t

dt

f

t

dt

f

t

dt

Q

Q

Q

l l

















max 0 max 0

)

(

)

(

)

(

                 2 2 1 1exp exp ) (





t A t A t I   2 2 1 1 1 1 1 ,

_

_



A

A

A

A

_rel





2 2 1 1 2 2 2 ,

_

_



A

A

A

A

_rel





 





 





 

  



)) ln( 0954 , 0 265 , 1 (

412

,

0

E

E

Portée

 

















  

  



 





 



  

   



             

 

  

 0 50 100 150 200 250 300 350 400 1 10 100 1000 10000 In te nsi té  (ns) EHCz bulk EHCz 10-2 _mol.L-1 EHCz 10-4 mol.L-1









 







γ



  

 

   



