Efficacité de détection des neutrons

On définit l'efficacité de détection des neutrons $\epsilon_{{n}}^{}$, comme le rapport du nombre de gammas de 2, 2 MeV (issus de la capture du neutron) ayant déposé une énergie supérieure au seuil en énergie ^6.2 dans le volume cible, sur le nombre total de neutrons générés dans le volume sensible. L'étude de la variation de probabilité de détection des gammas de capture va me permettre de déterminer le volume sensible.

La figure 6.6 présente le pourcentage de gamma de 2, 2 MeV détecté en fonction de la distance r au centre du volume cible de Borexino. J'ai choisi de présenter ce pourcentage entre 380 et 460 cm, où les variations sont les plus significatives.

Figure: Probabilité de détection du gamma de 2, 2 MeV issu de la capture du neutron sur un atome d'hydrogène en fonction de son lieu de création dans le volume cible. Le seuil en énergie de détection est pris à 250 keV.

Le neutron avec un parcours moyen de 7 cm a, à mesure que r augmente, une probabilité de plus en plus faible d'être capturé dans le volume cible. Les gammas de 2, 2 MeV sont de moins en moins détectés. Cette diminution présente une forte variation près de la la fontière cible-zone tampon où la probabilité de détection est d'environ 55 % : approximativement autant de gammas dans le volume cible que dans la zone tampon. La probabilité chute de 96 % en r = 380 cm à 12 % en r = 460 cm. On définit alors la limite du volume sensible en r = 480 cm, au-delà la probabilité de détection de neutron n'est plus que de 0, 37 %. En générant 10⁵ neutrons dans ce volume on obtient l'efficacité neutron : $\epsilon_{{n}}^{}$ $\simeq$ 72, 15% ± 0, 27% avec une erreur systématique de 0, 37%. Le nombre de gammas détectés avec une énergie supérieure à 250 keV sur le nombre de neutrons attendus dans le volume cible est de (480/425)³×72, 15 % $\simeq$ 104 %. Les neutrons générés dans le volume sensible peuvent se propager et être capturés à l'extérieur. Une partie des gammas de 2, 2 MeV peuvent néanmoins être détectés dans le volume cible rendant l'efficacité de détection dans le volume cible supérieure à 100 %.