**Revue française de métrologie


n° 36, Vol. 2014-4, 3-10, DOI : 10.1051/rfm/2014012

Effets atomiques sur les émissions bêta à basse énergie : calcul et mesure

Atomic effects on beta emissions at low energy: calculation and measurement

 

Martin LOIDL, Xavier MOUGEOT, Marie-Martine BÉ, Charlène BISCH, Cindy LE-BRET et Matias RODRIGUES

CEA, LIST, Laboratoire national Henri Becquerel (LNE-LNHB), 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France, martin.loidl@cea.fr

Résumé : Dans cet article nous présentons les travaux effectués au LNE-LNHB visant à une meilleure connaissance de la forme des spectres en énergie d’émission bêta : un programme de calcul théorique des spectres a été développé et des spectres ont été mesurés à l’aide de détecteurs cryogéniques. Le calcul théorique inclut une correction de l’effet d’écrantage qui évite la discontinuité non physique inhérente à la méthode de correction habituelle, ainsi qu’une correction de l’effet d’échange, non prise en compte dans la plupart des calculs et importante dans les cas du 63Ni et du 241Pu. Ces calculs sont comparés aux spectres expérimentaux obtenus avec des calorimètres métalliques magnétiques, des détecteurs cryogéniques dont l’absorbeur enferme l’émetteur bêta. Ces détecteurs sont caractérisés par un rendement de détection très élevé, une excellente résolution en énergie et un seuil en énergie très bas. Les spectres mesurés du 63Ni et du 241Pu confirment la justesse des spectres théoriques et notamment du calcul de l’effet d’échange jusqu’aux plus basses énergies, explorées pour la première fois.

Abstract: In this paper we present the developments conducted at LNE-LNHB with the aim of improving the knowledge of the shapes of beta spectra, concerning the theoretical calculation of the spectra as well as their experimental determination by means of cryogenic detectors. The theoretical calculation comprises a screening correction that avoids the non-physical discontinuity present in the standard correction, as well as a correction of the exchange effect that is usually not taken into account and has a strong impact on the spectra of 63Ni and 241Pu. These calculations are compared with experimental spectra obtained with metallic magnetic calorimeters, a class of cryogenic detectors. The beta emitter is enclosed in the absorber of these detectors which offer high detection efficiency, high energy resolution and a very low energy detection threshold. The measured spectra of 63Ni and 241Pu confirm the correctness of the theoretical spectra, in particular the calculation of the exchange effect down to very low energies that have been explored for the first time.

Mots clés : spectrométrie bêta, calcul de spectres bêta, écrantage, effet d’échange, détecteur cryogénique, calorimètre magnétique.

Key words: beta spectrometry, beta spectra calculation, screening, exchange effect, cryogenic detector, metallic magnetic calorimeter.


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