HAL Id: jpa-00219889
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Submitted on 1 Jan 1980
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UN MULTIDETECTEUR DE PHOTONS X A TRES
HAUT TAUX DE COMPTAGE
P. Pernot, P. Leboucher, R. Kahn, R. Fourme, G. Charpak
To cite this version:
RAYONNEMENT SYNCHROTRON ET SYSTEMES DE DETECTION ASSOCIES. D r . André GABRIEL L a b o r a t o i r e Européen d e B i o l o g i e Moléculaire, D-6900 Heidelberg. Les méthodes t r a d i t i o n n e l l e s d e d é t e c t i o n d e s rayons X par f i l m e t compteurs mobiles o n t é t é quelque peu m o d i f i é e s c e t t e d e r n i è r e décase par l ' a p p a r i t i o n d ' i n s t r u m e n t s permettant l ' e n r e g i s - trement d e s histogrammes en d e s temps c o n s i d é r a - blement p l u s r é d u i t s .
C e t t e n o u v e l l e méthode, généralement u t i l i s é e maintenant en c r i s t a l l o g r a p h i e , cherche encore s a v o i e parmi d i f f é r e n t s systèmes (microcanaux, t é l é - v i s i o n , semiconducteurs, compteurs p r o p o r t i o n n e l s ) .
Cependant, l ' e x p é r i e n c e a c q u i s e c e s d e r n i è r e s années dans l ' u t i l i s a t i o n du rayonnement synchro- t r o n permet d e d i s c e r n e r avec suffisamment d e pré- c i s i o n l e s problèmes i n h é r e n t s à l ' u t i l i s a t i o n d e s f a i s c e a u x d e t r è s f o r t e i n t e n s i t é .
Une é t u d e comparative d e s d i f f é r e n t s systèmes e s t proposée s u r l a b a s e d e s r é s u l t a t s expérimen- taux a c q u i s .
UN MIJLTIDETECTEUR DE PHOTONS X A TRES HAUT TAUX DE COMPTAGE.
P. PERNOT, P. LEBOUCHER, R. KAHN e t R . FOURME -
G . CHARPAK
LURE (CNRS-UPS), 91405 Orsay, France
-
CERN, Genève, S u i s s e .Les d é t e c t e u r s é l e c t r o n i q u e s à l o c a l i s a t i o n unidimensionnelle c o n s t i t u e n t un progrès majeur pour d e nombreuses a p p l i c a t i o n s r a d i o c r i s t a l l o g r a - phiques. Leur taux d e comptage e s t t o u t e f o i s limi-- t é par l e f a i t qu'un système d'encodage unique, dont l e temps mort n ' e s t pas n é g l i g e a b l e , l o c a l i s e t o u s l e s évènements r e ç u s p a r l e d é t e c t e u r . Dans l e c a s où d e s s o u r c e s t r è s b r i l l a n t e s s o n t u t i l i - s é e s ( i c i : rayonnement synchrotron d e l'anneau d e c o l l i s i o n s DCI), une s o l u t i o n compatible avec d e s f l u x d e photons t r è s é l e v é s c o n s i s t e à assem-. b l e r d e s d é t e c t e u r s o p é r a n t en p a r a l l è l e , l e nu- méro d ' o r d r e du d é t e c t e u r a c t i v é f o u r n i s s a n t l a coordonnée X d e l'évènement d é t e c t é .
Une chambre p r o p o r t i o n n e l l e m u l t i f i l s à espace d e d é r i v e a é t é r é a l i s é e s e l o n c e p r i n c i p e . L'anode d e c e d é t e c t e u r e s t c o n s t i t u é e d e c o u r t s f i l s m é t a l l i q u e s p a r a l l è l e s ; à chaque f i l e s t a s s o c i é un c i r c u i t d ' a m p l i f i c a t i o n e t de mise en forme e t un compteur. Le p a r t a g e d e s c h a r g e s , pour un m h e
évènement, e s t souvent observé e n t r e deux f i l s v o i s i n s ; une logique à c o ï n c i d e n c e d é t e c t e c e p a r t a g e e t m o d i f i e l ' i n c r e e n t a t i o n d e s compteurs c o r r e s p o n d a n t s . Après accumulation, l e contenu d e s compteurs e s t l u par un o r d i n a t e u r en mode a c c è s d i r e c t mémoire ; l ' a c c u m u l a t i o n r é p é t é e d e s p e c t r e s e s t donc f a c i l e à m e t t r e en oeuvre p a r l o g i c i e l . Les c a r a c t é r i s t i q u e s e s s e n t i e l l e s du système s o n t l e s s u i v a n t e s : s u r f a c e a c t i v e , 500 x 15 m2; r é s o l u t i o n s p a t i a l e , 1 m ; e f f i c a c i t é d e d é t e c - t i o n , d e 69 à Q 100% s e l o n l e mélange gazeux, taux d e comptage > 0,7 MHz/fil. La chambre a c t u e l l e e s t courbée (rayon d e courbure 60 cm), mais d e s géométries d i f f é r e n t e s p o u r r a i e n t ê t r e r é a l i s é e s pour d e s b e s o i n s p a r t i c u l i e r s .
Ce d é t e c t e u r e s t o r i e n t é v e r s l e s é t u d e s par d i f f u s i o n X, e n rayonnement "blanc" ou monochroma- t i q u e , d e systèmes en é v o l u t i o n e t notamment d e s s o l u t i o n s d e macromolécules b i o l o g i q u e s .
UN DIFFRACTOMETRE A LOCALISATION BIDIMENSIONNELLE RAPIDE POUR LA MULTI-ACQUISITION DE DONNEES DE DIFFRACTION/DIFFUSION X.
R. KAHN-, , R . FOURME, B . CAUDRON e t R. BOSSHARD
-
G . CHARPAK
LURE (CNRS-UPS), 91405 Orsay, France - CERN, Genève, S u i s s e .
Un d i f f r a c t o m è t r e à rayons X u s u e l mesure p o i n t par p o i n t l ' a m p l i t u d e d e l a d i f f u s i o n d ' u n échan- t i l l o n . C e t t e méthode e s t peu e f f i c a c e e t n o t a m e n t dans d e s c a s t e l s que : d i f f u s i o n hors r é s e a u , d i f - f u s i o n par une s o l u t i o n , d i f f r a c t i o n par un c r i s t a l d e p r o t é i n e . Une s o u r c e p u i s s a n t e d e rayons X
(ex : rayonnement synchrotron) s e r a , à f o r t i o r i , t r è s mal u t i l i s é e dans d e t e l l e s c o n d i t i o n s .
Le d i f f r a c t o m è t r e à l o c a l i s a t i o n bidimension- n e l l e d é t e c t e e t l o c a l i s e l e s photons X émis par
l ' é c h a n t i l l o n dans un cône dont l ' o u v e r t u r e e s t de 86", c e q u i a c c r o î t l ' e f f i c a c i t é d e p l u s i e u r s o r - d r e s d e grandeur. Le système permet l ' i m a g e r i e simple d e l a f i g u r e d e d i f f u s i o n ou l ' e x t r a c t i o n "en l i g n e " des i n t e n s i t é s d e s r é f l e x i o n s d e Bragg d'un c r i s t a l . Le l o g i c i e l e s t spécialement optimisé pour l a c r i s t a l l o g r a p h i e d e s macromolécules bio- l o g i q u e s .
Le d é t e c t e u r proprement d i t e s t une chambre prc- p o r t i o n n e l l e m u l t i f i l s (MWPC) munie d'un espace de d é r i v e s p h é r i q u e e t dans l a q u e l l e c i r c u l e , en
c i r c u i t fermé, un mélange gazeux contenant d e 25 à 50 % d e xénon. Un encodeur d i g i t a l l o c a l i s e s e l o n (X,Y) l a p o s i t i o n d ' u n photon i n c i d e n t en
Q 350 ns ; l a c e l l u l e d ' a d r e s s e (X,Y) dans une mé-
moire d e masse e x t e r n e e s t a l o r s incrémentée d'une u n i t é . Un m i n i - o r d i n a t e u r e f f e c t u e l e s t â c h e s d e c o n t r ô l e , d e v i s u a l i s a t i o n e t l e s c a l c u l s c r i s - t a l l o g r a p h i q u e s ( o r i e n t a t i o n du c r i s t a l , p r é d i c t i o n d e l a p o s i t i o n d e s t â c h e s , t r a i t e m e n t d e s i n t e n - s i t é s e t du fond c o n t i n u , e t c . . . ) . Les c a r a c t é r i s t i q u e s s o n t l e s s u i v a n t e s : ncnnbre maximum d ' é l a i i e n t s d e r é s o l u t i o n 448 x 448
( l i m i t é à 448 x 224 par l a mémoire de masse ac- t u e l l e ) , e f f i c a c i t é d e l a d é t e c t i o n (DQE) : 60% ;
taux d e comptage moyen : 370 kHz pour un taux dg p e r t e d e 12 %, domaine d ' u t i l i s a t i o n h = 1 à 2 A, r é s o l u t i o n (au s e n s c $ i s t a l l o g r a p h i q u e du terme) 2,1 pour
A
= 1.54 ALe d i f f r a c t o m è t r e , a c t u e l l e m e n t en e s s a i s à LURE avec un t u b e à rayons X, s e r a t r a n s f é r é u l t é r i e u r e m e n t s u r une n o u v e l l e s o r t i e d e lumière synchrotron où il s e r a a s s o c i é à un monochromateur à double c r i s t a l .
