{"id":15527,"date":"2020-01-10T01:39:27","date_gmt":"2020-01-10T01:39:27","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/quest-ce-que-le-cryostat-ln2-refroidissement-des-detecteurs-hpge-definition\/"},"modified":"2020-07-13T10:11:44","modified_gmt":"2020-07-13T10:11:44","slug":"quest-ce-que-le-cryostat-ln2-refroidissement-des-detecteurs-hpge-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/fr\/quest-ce-que-le-cryostat-ln2-refroidissement-des-detecteurs-hpge-definition\/","title":{"rendered":"Qu’est-ce que le cryostat LN2 – Refroidissement des d\u00e9tecteurs HPGe – D\u00e9finition"},"content":{"rendered":"
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Afin d’atteindre une efficacit\u00e9 maximale, les d\u00e9tecteurs HPGe doivent fonctionner \u00e0 des temp\u00e9ratures tr\u00e8s basses.\u00a0Par cons\u00e9quent, les d\u00e9tecteurs HPGe sont g\u00e9n\u00e9ralement \u00e9quip\u00e9s d’un cryostat.\u00a0Refroidissement des d\u00e9tecteurs HPGe<\/div>\n<\/div>\n
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\"D\u00e9tecteur<\/a>
D\u00e9tecteur HPGe avec cryostat LN2 Source: canberra.com<\/figcaption><\/figure>\n

Les d\u00e9tecteurs au germanium de haute puret\u00e9<\/strong>\u00a0(\u00a0d\u00e9tecteurs\u00a0<\/strong>HPGe<\/strong>\u00a0) sont la meilleure solution pour une\u00a0spectroscopie gamma et aux rayons X<\/a>\u00a0pr\u00e9cise\u00a0.\u00a0Par rapport aux\u00a0d\u00e9tecteurs<\/a>\u00a0au\u00a0silicium<\/a>\u00a0, le\u00a0germanium<\/a>\u00a0est beaucoup plus efficace que le\u00a0silicium<\/a>\u00a0pour la d\u00e9tection des radiations en raison de son num\u00e9ro atomique beaucoup plus \u00e9lev\u00e9 que le silicium et en raison de l’\u00e9nergie moyenne inf\u00e9rieure n\u00e9cessaire pour cr\u00e9er une\u00a0paire \u00e9lectron-trou<\/a>\u00a0, qui est de 3,6 eV pour le silicium et de 2,9 eV pour le germanium.\u00a0En raison de son num\u00e9ro atomique plus \u00e9lev\u00e9,\u00a0Ge<\/strong>\u00a0a un coefficient d’att\u00e9nuation lin\u00e9aire beaucoup plus important, ce qui conduit \u00e0 un libre parcours moyen plus court.\u00a0De plus, les d\u00e9tecteurs au silicium ne peuvent pas \u00eatre plus \u00e9pais que quelques millim\u00e8tres, tandis que le germanium peut avoir un\u00e9paisseur sensible de quelques centim\u00e8tres<\/strong>\u00a0, et peut donc \u00eatre utilis\u00e9 comme d\u00e9tecteur d’absorption totale pour les rayons gamma jusqu’\u00e0 quelques MeV.<\/p>\n

Afin d’atteindre une efficacit\u00e9 maximale, les\u00a0d\u00e9tecteurs HPGe<\/strong>\u00a0doivent fonctionner aux tr\u00e8s basses temp\u00e9ratures de l’azote liquide (-196 \u00b0 C), car \u00e0 temp\u00e9rature ambiante, le bruit provoqu\u00e9 par l’excitation thermique est tr\u00e8s \u00e9lev\u00e9.<\/p>\n

Refroidissement des d\u00e9tecteurs HPGe<\/h2>\n

L’inconv\u00e9nient majeur des d\u00e9tecteurs au germanium est qu’ils doivent \u00eatre refroidis \u00e0 des temp\u00e9ratures d’azote liquide.\u00a0Le germanium ayant une\u00a0bande interdite<\/a>\u00a0relativement faible\u00a0, ces d\u00e9tecteurs doivent \u00eatre refroidis afin de r\u00e9duire la g\u00e9n\u00e9ration thermique des\u00a0porteurs<\/a>\u00a0de\u00a0charge<\/a>\u00a0\u00e0 un niveau acceptable.\u00a0Sinon, le bruit induit par le courant de fuite d\u00e9truit la r\u00e9solution \u00e9nerg\u00e9tique du d\u00e9tecteur.\u00a0Rappelons que la bande interdite (une distance entre la\u00a0valence et la bande de conduction<\/a>\u00a0) est tr\u00e8s faible pour le germanium (Egap = 0,67 eV).\u00a0Le refroidissement \u00e0 la temp\u00e9rature de l’azote liquide (-195,8 \u00b0 C; -320 \u00b0 F) r\u00e9duit les excitations thermiques des \u00e9lectrons de valence de sorte que seule une interaction des rayons gamma peut donner \u00e0 un \u00e9lectron l’\u00e9nergie n\u00e9cessaire pour traverser la bande interdite et atteindre la bande de conduction.<\/p>\n

Par cons\u00e9quent, les\u00a0d\u00e9tecteurs HPGe<\/strong>\u00a0sont g\u00e9n\u00e9ralement \u00e9quip\u00e9s d’un\u00a0cryostat<\/strong>\u00a0.\u00a0Les cristaux de germanium sont maintenus dans un conteneur m\u00e9tallique \u00e9vacu\u00e9 appel\u00e9\u00a0support de d\u00e9tecteur<\/strong>\u00a0.\u00a0Le support du d\u00e9tecteur ainsi que le \u00abcapuchon d’extr\u00e9mit\u00e9\u00bb sont minces pour \u00e9viter l’att\u00e9nuation des photons de faible \u00e9nergie.\u00a0Le support est g\u00e9n\u00e9ralement en aluminium et a g\u00e9n\u00e9ralement une \u00e9paisseur de 1 mm.\u00a0Le capuchon d’extr\u00e9mit\u00e9 est \u00e9galement g\u00e9n\u00e9ralement en aluminium.\u00a0Le cristal HPGe \u00e0 l’int\u00e9rieur du support est en contact thermique avec une tige m\u00e9tallique appel\u00e9e\u00a0doigt froid<\/strong>\u00a0.\u00a0Le doigt froid transf\u00e8re la chaleur de l’ensemble d\u00e9tecteur au\u00a0r\u00e9servoir d’\u00a0azote liquide (LN\u00a02<\/sub>\u00a0).\u00a0La combinaison du r\u00e9cipient m\u00e9tallique sous vide, du\u00a0doigt froid<\/strong>\u00a0et du\u00a0ballon Dewar<\/strong>pour le cryog\u00e8ne de l’azote liquide est appel\u00e9 le\u00a0cryostat<\/strong>.\u00a0Le pr\u00e9amplificateur d\u00e9tecteur de germanium est normalement inclus dans le package cryostat.\u00a0\u00c9tant donn\u00e9 que le pr\u00e9ampli doit \u00eatre situ\u00e9 le plus pr\u00e8s possible afin de minimiser la capacit\u00e9 globale, le pr\u00e9ampli est install\u00e9 ensemble.\u00a0Les \u00e9tages d’entr\u00e9e du pr\u00e9ampli sont \u00e9galement refroidis.\u00a0Le doigt froid s’\u00e9tend au-del\u00e0 de la limite de vide du cryostat dans un ballon Dewar rempli d’azote liquide.\u00a0L’immersion du doigt froid dans l’azote liquide maintient le cristal HPGe \u00e0 une basse temp\u00e9rature constante.\u00a0La temp\u00e9rature de l’azote liquide est maintenue constante \u00e0 77 K (-195,8 \u00b0 C; -320 \u00b0 F) par une lente \u00e9bullition du liquide, entra\u00eenant le d\u00e9gagement d’azote gazeux.\u00a0Selon la taille et la conception, le temps de maintien des flacons \u00e0 vide varie de quelques heures \u00e0 quelques semaines.<\/p>\n

Le refroidissement avec de l’azote liquide n’est pas pratique, car le d\u00e9tecteur a besoin d’heures pour se refroidir \u00e0 la temp\u00e9rature de fonctionnement avant de pouvoir \u00eatre utilis\u00e9, et ne peut pas se r\u00e9chauffer pendant l’utilisation.\u00a0Les d\u00e9tecteurs HPGe peuvent se r\u00e9chauffer \u00e0 temp\u00e9rature ambiante\u00a0lorsqu’ils ne sont pas utilis\u00e9s<\/strong>\u00a0.\u00a0Il faut noter que les cristaux de Ge (Li) ne pourraient jamais se r\u00e9chauffer, car le lithium d\u00e9riverait du cristal, ruinant le d\u00e9tecteur.<\/p>\n

Des syst\u00e8mes commerciaux sont devenus disponibles qui utilisent\u00a0des techniques de r\u00e9frig\u00e9ration avanc\u00e9es<\/strong>\u00a0(par exemple un\u00a0\u00a0refroidisseur \u00e0 tube puls\u00e9<\/strong>\u00a0) pour \u00e9liminer le besoin de refroidissement \u00e0 l’azote liquide.\u00a0Ce syst\u00e8me de refroidissement est un cryostat \u00e0 alimentation \u00e9lectrique,\u00a0totalement\u00a0exempt de\u00a0LN\u00a02<\/sub><\/strong>\u00a0.<\/p>\n

Voir aussi: D\u00e9tecteurs au germanium, MIRION Technologies.\u00a0<disponible sur: https:\/\/www.mirion.com\/products\/germanium-detectors>.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Cet article est bas\u00e9 sur la traduction automatique de l’article original en anglais. Pour plus d’informations, voir l’article en anglais. Pouvez vous nous aider Si vous souhaitez corriger la traduction, envoyez-la \u00e0 l’adresse: translations@nuclear-power.com ou remplissez le formulaire de traduction en ligne. Nous appr\u00e9cions votre aide, nous mettrons \u00e0 jour la traduction le plus rapidement possible. Merci<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Afin d’atteindre une efficacit\u00e9 maximale, les d\u00e9tecteurs HPGe doivent fonctionner \u00e0 des temp\u00e9ratures tr\u00e8s basses.\u00a0Par cons\u00e9quent, les d\u00e9tecteurs HPGe sont g\u00e9n\u00e9ralement \u00e9quip\u00e9s d’un cryostat.\u00a0Refroidissement des d\u00e9tecteurs HPGe D\u00e9tecteur HPGe avec cryostat LN2 Source: canberra.com Les d\u00e9tecteurs au germanium de haute puret\u00e9\u00a0(\u00a0d\u00e9tecteurs\u00a0HPGe\u00a0) sont la meilleure solution pour une\u00a0spectroscopie gamma et aux rayons X\u00a0pr\u00e9cise\u00a0.\u00a0Par rapport aux\u00a0d\u00e9tecteurs\u00a0au\u00a0silicium\u00a0, le\u00a0germanium\u00a0est … Lire la suite<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[49],"tags":[],"yoast_head":"\nQu'est-ce que le cryostat LN2 - Refroidissement des d\u00e9tecteurs HPGe - D\u00e9finition<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Afin d'atteindre une efficacit\u00e9 maximale, les d\u00e9tecteurs HPGe doivent fonctionner \u00e0 des temp\u00e9ratures tr\u00e8s basses. 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