Stage Bac+5 - Simulations de détecteurs à puits germanium sur PENELOPE H/F

Le LMRE dispose de plusieurs détecteurs germanium Hyper Pur (HPGe), dont des détecteurs puits, pour la spectrométrie gamma. Ces derniers sont particulièrement adaptés à la mesure de faibles quantités d'échantillons, contenant de faibles activités. L'échantillon est placé dans la cavité du cristal, qui l'entoure sur un angle solide proche de 4?. Le rendement de détection est ainsi très élevé, ce qui permet d'atteindre de faibles limites de détection avec des temps de comptage raisonnables.

Cette géométrie de mesure a deux conséquences. D'une part, pour les radionucléides émetteurs de photons en cascade (??

Co, ??

Y, ¹³³Ba, etc.), la probabilité de détecter simultanément plusieurs photons issus d'une même désintégration est élevée. Les effets de coïncidence vraie (sommation, pertes de comptage dans le pic et apports parasites) sont donc importants et doivent être corrigés. D'autre part, l'angle solide effectif et l'auto-atténuation varient avec la position et les caractéristiques de l'échantillon dans le puits (hauteur de remplissage, volume, composition, densité), ce qui rend le rendement de détection très dépendant de la géométrie de mesure et de la matrice. Une simulation précise du détecteur, avec une description complète des cascades d'émission, est donc indispensable pour exploiter ces mesures.

Les rendements de détection de ces détecteurs sont aujourd'hui calculés au LMRE avec le code MCNP-CP. Or la littérature montre que le code PENELOPE modélise mieux les interactions des photons dans la matière. Ce dernier permet en outre de simuler les désintégrations à partir des données nucléaires DDEP (LARAWEB) et de décrire les cascades d'émission complètes, ce qui permet de traiter plus précisément les effets de coïncidence.

• Prendre en main le code Monte Carlo PENELOPE et transférer les modèles existants de détecteurs du service (LMRE et LMN) vers PENELOPE ;
• Calculer les rendements de détection par simulation ;
• Simuler les cascades d'émission à partir des données nucléaires DDEP afin de calculer les corrections de coïncidence ;
• Comparer les résultats à ceux obtenus avec MCNP-CP et, en perspective, avec d'autres codes de simulation (par exemple GEANT4)

Étudiant(e) en Master 2 ou école d'ingénieur, profil physique / instrumentation / métrologie nucléaire, radioprotection ou équivalent.

Connaissances en simulation Monte Carlo et aisance en programmation (Python, Fortran ou C++).