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Les détecteurs

Il existe plusieurs types de détecteurs au GANIL. Ils sont adaptés à la nature des rayonnements étudiés. Le multi détecteur EXOGAM est par exemple dédié à l'observation du rayonnement gamma (voir ci-dessous). Il existe au GANIL d'autres détecteurs utilisés pour la détection de neutrons ou de particules chargées.

L'exemple d'EXOGAM

 

EXOGAM est un détecteur de rayonnement gamma de grande efficacité dédié à la spectroscopie nucléaire des noyaux exotiques produits au GANIL.

 

exogam


 

Pourquoi EXOGAM fut-il créé ?

Il est dédié à l'étude de la structure des noyaux des atomes, ce qui est l'un des axes de recherche fondamentale du GANIL. Une grande collaboration européenne comprenant l'Allemagne, l'Espagne, le Danemark, la Finlande, la France, la Pologne et le Royaume-Uni est à l'origine du projet.
Le nom EXOGAM vient des mots Exotique et Gamma.
 

Les principales caractéristiques d'EXOGAM

  • Une très grande efficacité
  • Une très bonne résolution
  • Une capacité à séparer les événements intéressants du bruit de fond
  • Une grande modularité

Ces qualités font d'EXOGAM un détecteur unique au monde.

 

 
        Comment prouver, par exemple, que les nucléons du noyau sont placés sur des orbitales d'énergies discrètes comme le prévoit la mécanique quantique ?
 
Une méthode consiste à détecter les photons gamma et vérifier que ceux-ci ont des énergies bien déterminées, correspondant à la différence d'énergie entre les orbitales que les nucléons sont susceptibles d'occuper. De la même façon, la détection des photons gamma peut nous renseigner sur la façon dont vibrent les protons et les neutrons lorsque cle noyau est perturbé, ou sur la température d'un noyau créé par fusion de deux noyaux plus petits.
 


 

Les spécificités d'EXOGAM

EXOGAM est utilisé pour détecter et mesurer l'énergie des photons gamma. Bien que son principe ainsi que son apparence sont totalement différents, on pourrait assimiler EXOGAM à un appareil photographique avec un temps de pose extrêmement petit, permettant d'enregistrer le faible flash de lumière émis lorsqu'un noyau se désexcite.
 

► Principe de mesure du faisceau

EXOGAM est composé de 16 détecteurs fonctionnant avec un cristal de germanium très pur et assemblés dans une géométrie très compacte. Lorsque les photons gamma pénètrent dans le cristal, certains vont perdre toute ou une partie de leur énergie. Cette énergie est transformée en un déplacement d'électrons des atomes de germanium qui va engendrer un signal électrique très bref (0.00000001 seconde) dans un contact électrique. Ce signal va ensuite être amplifié par une succession de modules électroniques. L'amplitude du signal final obtenu nous donnera l'énergie du photon.


► Des mesures très précises

Jusqu'en 2001, les ions accélérés provenaient d'atomes stables comme ceux que l'on trouve sur terre. Avec la mise en route de SPIRAL, le GANIL peut accélérer des faisceaux dits "exotiques".
La méthode de production, en vue de les accélérer, des noyaux exotiques n'est pas la même que celle des noyaux stables. Le nombre de noyaux par seconde accélérés par SPIRAL est de 100 à 1000 fois plus faible que celui des faisceaux stables jusqu'alors accélérés. Pour pallier ce déficit et observer des phénomènes ayant une très faible probabilité, EXOGAM a été conçu pour détecter environ deux fois plus de photons gamma que les détecteurs précédents d'un type similaire.

 

 
        Exemple : Ainsi, si 100 photons sont produits lors de la désexcitation d'un noyaux, EXOGAM sera capable de mesurer l'énergie de 20 d'entre eux. Les 80 autres vont malheureusement traverser EXOGAM sans pouvoir être détectés.
 

 

► Un outil parmi d'autres

Le GANIL possèdent de nombreux détecteurs qui peuvent être couplés à EXOGAM pour mesurer des paramètres complémentaires. EXOGAM a été conçu pour cela, il est modulaire avec une géométrie variable et peut être déplacé dans les différentes salles d'expériences du GANIL. Il peut également être couplé à un spectromètre, ce qui permet une meilleure précision des mesures.

 

Couplage d'EXOGAM avec le spectromètre VAMOS.

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