Assemblage de quatre détecteurs HPGe coaxiaux dans le même cryostat
Les détecteurs Clover permettent une efficacité de détection maximisée sans pour autant compromettre la résolution énergétique ou temporelle en combinant quatre cristaux de germanium de haute pureté dans le même cryostat.
Dans les détecteurs Clover, les cristaux de germanium sont maintenus sur un support optimisé de telle manière à réduire la quantité de matériau les entourant et ainsi améliorer le rapport pic sur bruit de fond. C’est en se basant sur ce principe que Mirion peut offrir une quantité de matériau HPGe optimisée selon les dimensions de l'enveloppe.
Les cristaux sont par ailleurs très serrés entre eux afin d’améliorer le facteur d’ajout ou « add-back ». L’écart maximal entre deux cristaux adjacents est inférieur ou égal à 0,7mm, sans aucun matériau absorbant sur toute la longueur du cristal.
Les quatre cristaux sont montés dans un cryostat unique doté d'un capot standard droit ou fuselé.
La distance entre le capot du détecteur et les cristaux a été réduite au minimum pour optimiser l’angle solide ainsi qu'optimiser l’efficacité de n’importe détecteur véto (BGO). Des cryostats avec col de cygne sont également disponibles pour certains types de détecteurs Clover de manière à ce que des détecteurs véto puissent être installés à l’arrière du capot.
L'un des avantages les plus intéressants des détecteurs Clover est leur efficacité de détection maximisée : combinant quatre cristaux dans un unique cryostat, la performance d'efficacité de détection est intrinsèquement quatre fois supérieure à celle obtenue avec un seul cristal. Mais, de plus, les cristaux étant montés sans aucun matériau absorbant supplémentaire, il est également possible de déterminer l’énergie maximale d’un photon diffusé et absorbé dans un second (voire un troisième) cristal en effectuant de la reconstruction Compton. L'énergie du pic peut être obtenue en additionnant ( « add-back » ) les énergies déposées dans plusieurs cristaux ou segments si les cristaux sont segmentés.
A titre d'exemple, dans les détecteurs Clover EUROGAM (quatre cristaux de diamètre de 50 mm et de longueur 70 mm), l’efficacité relative moyenne pour chaque cristal est comprise entre 21 % et 22 %, alors que l’efficacité relative totale en mode « add-back » est comprise entre 130 % et 140 %. Pour plus d'informations, consultez : Duchêne et Al, NIM A432-1999-90.
La résolution en énergie des quatre cristaux dans le cas du Clover EUROGAM est typiquement inférieure à 2,1 keV à 1,33 MeV et inférieure à 1,05 keV à 122 keV. En mode « add-back », la résolution énergétique est toujours excellente : 2,3 keV à 1,33 MeV.
Des résolutions similaires ont été obtenues avec des détecteurs Clover plus imposants.
Des fiches techniques pour différentes tailles de détecteurs avec ou sans segmentation en cryostats de type EUROBALL ou de type "col de cygne" sont disponibles sur demande.
L’utilisation de multiples cristaux de dimensions plus réduites offre d’autres avantages par rapport à un gros cristal unique :
Au cours des 15 dernières années, Mirion a continuellement amélioré sa gamme de détecteurs Clover, d’abord en augmentant l’efficacité totale des détecteurs avec l’utilisation de cristaux de plus grande taille, puis en améliorant la granularité des détecteurs.
La granularité désigne le nombre de cellules indépendantes qui constituent le détecteur. Les premiers détecteurs Clover avaient une granularité de quatre cristaux. La segmentation longitudinale des cristaux en 2 puis 4 segments augmente considérablement cette granularité.
De tels détecteurs permettent une réduction substantielle de l’élargissement des raies spectrales dû à l’effet Doppler. De plus, l’utilisation des contacts internes et externes du cristal (en cas de segmentation du détecteur) fournit des informations positionnelles sur les interactions :
La localisation précise des points d’interaction permet non seulement de réduire l’élargissement Doppler, mais également de suivre les rayons gamma dans le détecteur.
Qui plus est, la maintenance des détecteurs Clover a été simplifiée pour les utilisateurs, qui peuvent désormais accéder facilement à l’étage d’entrée froid du préamplificateur pour remplacer le transistor à effet de champ (FET). Mirion peut au besoin fournir une formation pour la maintenance sur site. Des cartes de préamplificateur sont également disponibles. Tous les détecteurs Clover disposent de cartes mères à l’intérieur du boîtier du préamplificateur, où les cartes de préamplificateur et les cartes d’alarme sont également connectées.
Les vases Dewar des détecteurs Clover sont de dimensions réduites et offrent :
D’autres détecteurs Clover ont été conçus, comme le détecteur de type « puits », par exemple, qui permet la mesure d’échantillons volumineux avec une couverture angulaire de presque 4 π.
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