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Mesures et modélisation de réactions nucléaires induites par ions légers d’énergie comprise entre 0,300 et 3,75 MeV
Christophe MOREAU
Dimanche 31/12/2000, 00h00

Directeur de thèse : Bernard Berthier

Les interactions entre un faisceau d'ions et un matériau cible permettent de sonder la matière en profondeur sans destruction. Pour pouvoir analyser les éléments légers dans les matériaux, il est important de connaître avec précision les sections efficaces nucléaires. Après avoir défini un protocole expérimental adapté, nous avons mesuré les sections efficaces de six réactions nucléaires couramment utilisées auprès de la microsonde nucléaire du laboratoire Pierre Süe du CEA de Saclay : p+12C, d+12C, α+16O, p+18O, d+11B et p+7Li. La production d'un noyau composé intermédiaire au cours de la réaction permet la paramétrisation des données brutes par la théorie des matrices R. Ce modèle affranchit les sections efficaces mesurées de leur dépendance vis-à-vis du protocole expérimental. Il permet également de déduire les sections efficaces intrinsèques (déconvoluées de la fonction d'appareil) sur tout le domaine en énergie et en angle, à partir d'un minimum de mesures expérimentales. Pour les réactions p+12C, α+16O et p+18O, la théorie s'applique particulièrement bien, permettant de construire des tables de sections efficaces intrinsèques. En revanche, pour les réactions d+12C, d+11B et p+7Li, le nombre de voies de sortie est trop important et rend l'analyse en matrice R difficile à réaliser. La comparaison avec la littérature des sections efficaces apparentes montre dans ces cas une bonne qualité de nos mesures ainsi qu'un élargissement du champ de données utilisables pour les analyses en faisceaux d'ions.

Pour reproduire et étudier le plus exactement possible les phénomènes physiques se produisant lors de l'interaction faisceau-matière, nous avons élaboré un programme de simulation. Il est basé sur la bibliothèque GEANT à laquelle des modifications et apports personnels ont été réalisés. Des sous-programmes ont été élaborés notamment pour la gestion de la géométrie des expériences, de la perte d'énergie et de l'interaction nucléaire. D'autre part, pour minimiser le temps de calcul, nous n'avons généré que des événements faisant une interaction nucléaire dans la cible par un tirage monte carlo normalisé. Les tables de sections efficaces intrinsèques sont entrées dans le programme. Elles sont appelées pour permettre l'obtention de spectres en énergie pour un angle donné de l'élément à analyser.

 

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