Performances quantitatives

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0

0 0,4 0,8 1,2 1,6 2 2,4 2,8 3,2 Flat Top (µs)

LTMH (kev)

1,0%

1,2%

1,4%

1,6%

1,8%

2,0%

2,2%

2,4%

2,6%

2,8%

3,0%

0 0,4 0,8 1,2 1,6 2 2,4 2,8 3,2 Flat Top (µs)

Temps mort

Fig. 26 : influence du flat top du DSP sur la résolution (à gauche) et le temps mort (à droite)

2.2.4 Synthèse des réglages de forme

Pour les mesures réalisées sur les réacteurs EOLE et MINERVE, les taux de comptage en entrée de la chaîne de mesure peuvent atteindre 10⁵ s^-1. Dans ces conditions, un fonctionnement à faible constante d’ intégration est nécessaire. Cependant, la complexité des spectres de produits de fission impose une résolution optimale pour permettre une séparation précise de pics proches.

A l’ issu de cette étude sur le comportement de chaque électronique, le meilleur compromis, selon qu’ on privilégie la résolution ou la capacité de traitement, est obtenu pour les réglages suivants :

shaping time ou RT / FT Chaîne de mesure Gain Capacité de

traitement optimale

Résolution en énergie optimale

2026+PCA3 10 2 µs 4 µs

2026+MP2 10 2 µs 4 µs

2024+MP2 10 2 µs 4 µs

DSP+PCA3 10 1.2 µs / 0.8 µs 4.8 µs / 0.8 µs

Tab. 1 : synthèse des réglages de forme optimums

Fig. 27 : influence du circuit de rejet d’ empilements sur la hauteur du fond continu

On observe que l’ utilisation du circuit de rejet d’ empilements permet une diminution très sensible du fond continu, notamment aux énergies supérieures aux deux raies du cobalt 60 (E > 1332 keV) où sa hauteur est réduite d’ un facteur 10. Une meilleure définition des pics est également obtenue et facilite leur traitement par le logiciel. On note enfin que les pics sommes, obtenus par coïncidences vraies, présentent une excellente définition ce qui atteste de l’ efficacité du système (leur résolution dépend de la capacité du circuit de PUR à détecter des empilements).

2.3.2 Seuil de discrimination rapide

Le réglage du seuil de discrimination rapide joue un rôle prépondérant pour la correction des empilements électroniques car il permet d’ en ajuster la sensibilité. L’ amplificateur 2026 et le DSP disposent d’ un mode d’ ajustement automatique à la différence de l’amplificateur 2024 dont le réglage est réalisé manuellement. Dans un premier temps, ce dernier est ajusté selon les recommandations formulées dans le manuel d’ utilisation [48].

Pour vérifier que le réglage du seuil de discrimination rapide conduit à une réponse quantitative satisfaisante, on a recours à la méthode des 2 sources à partir d’ un étalon de référence de cobalt 60 et d’ un étalon perturbateur de césium 137, pour un taux de comptage de 5×10⁴ s^-1 (Tab. 2) :

Chaîne de mesure

Temps mort

Pertes de comptage 2026+PCA3 35.2% (-22.0 ± 1.4)%

2026+MP2 48.2% (-16.9 ± 1.4)%

2024+MP2 43.5% (+1.4 ± 1.4)%

DSP+PCA3 25.1% (-1.1 ± 1.4)%

Tab. 2 : pertes de comptage par temps mort pour les différentes chaînes de mesure

Les résultats obtenus pour les chaînes 2024+MP2 et DSP+PCA3 attestent de l’ efficacité du circuit de PUR et de l’ ajustement du seuil de discrimination rapide puisque les pertes de comptage par temps mort sont nulles à l’ incertitude de comptage près.

2024+MP2 (avec PUR) 2026+PCA3 (sans PUR)

Pics du cobalt 60 à 1173.2 keV et 1332.5 keV Pic du césium 137 à 661.7 keV

Pics somme de raies du cobalt 60 et du césium 137

Pic somme des raies du cobalt 60

Energie (keV)

Nombre de coups

En revanche, pour les deux systèmes qui utilisent l’ amplificateur 2026, un biais systématique est observé. Des études complémentaires, réalisées sur d’ autres détecteurs et d’ autres exemplaires du même amplificateur, ont permis d’ identifier des problèmes de répétabilité de sa réponse quantitative.

En effet, deux mesurages successifs d’ une même raie γ conduisent parfois à des écarts 10 fois supérieurs à l’ incertitude de comptage. Il ressort des essais réalisés que le circuit de rejet d’ empilements, et en particulier le réglage automatique du seuil de discrimination rapide, n’ est pas fiable sur cette électronique. Les deux chaînes qui utilisent l’ amplificateur 2026 ont donc été écartées de l’ étude comparative car elles ne satisfont par aux exigences de précision attendues.

2.3.3 Précision de la correction de temps mort

Pour les deux électroniques de mesure qui montrent une réponse quantitative satisfaisante, les performances ont été caractérisées par la méthode des 2 sources (cf. §2.3.2), pour une gamme de temps mort allant de 5 à 55% (Fig. 28) :

-2,5%

-2,0%

-1,5%

-1,0%

-0,5%

0,0%

0,5%

1,0%

1,5%

2,0%

2,5%

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50% 55% 60%

Temps mort

Pertes de comptage

2024+MP2 DSP+PCA3

Fig. 28 : caractérisation des performances quantitatives de correction de temps mort

La figure ci-dessus illustre l’ absence de biais systématique, pour les deux électroniques et pour un facteur k = 2, jusqu’ à des temps mort de 55%. On remarque cependant que la reproductibilité de la mesure en fonction du temps mort est toujours inférieure à 0.5% pour la chaîne DSP+PCA3 alors qu’ elle dépasse 1% pour la chaîne analogique 2024+MP2. Cette constatation tend à prouver une plus grande fiabilité du système numérique pour la prise en compte des empilements électroniques.

2.3.4 Capacité de traitement

La capacité de traitement d’ une chaîne de mesure, qui représente son aptitude à traiter un grand nombre d’ informations en un minimum de temps, peut être caractérisée par la relation entre le temps mort et le taux de comptage entrant. Pour évaluer les performances atteintes par les deux chaînes de mesure précédentes, on utilise une source de cobalt 60 qu’ on rapproche progressivement du détecteur, afin de générer des taux de comptage allant de 10³ s^-1 à 10⁵ s^-1 (Fig. 29) :

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

45%

50%

55%

60%

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Taux de com ptage en e ntrée (x10³ s^-1)

Temps mort

2024+PCA3 DSP

Fig. 29 : caractérisation des capacités de traitement

Comme le montre la figure ci-dessus, l’ utilisation d’ une constante de temps plus courte sur le DSP permet d’ obtenir une capacité de traitement deux fois plus élevée qu’ avec le 2024. Autrement dit, pour un temps mort donné, la chaîne DSP+PCA3 traite deux fois plus d’ informations que la chaîne 2024+MP2. Ces performances ont des applications en terme de réduction des durées de mesure (pour une même incertitude de comptage) ou en terme de réduction des incertitudes de comptage (pour une même durée de mesure).