Sources Compton de rayonnement gamma et application a la

Sources Compton de rayonnement gamma et
application a la détection de résonances nucléaires.
Félicie Albert
Lawrence Livermore National Laboratory, USA
Abstract : L’excitation d’un noyau atomique par résonance nucléaire produit une
signature unique pour chaque isotope, ce qui permet de nombreuses applications,
notamment pour la détection de matériaux nucléaires illicites. Chaque isotope possède ses
propres lignes de résonance nucléaire, mais celles-ci sont très étroites (!E/E=0.001) et
situées dans le domaine spectral des rayons gamma (MeV). Pour pouvoir les détecter
avec fiabilité et efficacité, il faut donc une source de rayonnement gamma qui soit a la
fois étroite spectralement et a haut flux. Dans ce contexte, la production de rayonnement
X et gamma par diffusion Compton de photons laser par un faisceau d’électrons
relativistes permet la réalisation d’une telle source. Ce séminaire présentera la
conception, la réalisation, et la caractérisation expérimentale et théorique d’une telle
source. Le séminaire présentera brièvement les résultats obtenus sur T-REX, une source
de rayonnement gamma produite par l’interaction d’un faisceau laser intense (150 mJ, 10
ps) avec un paquet d’électrons relativistes (120 MeV, 10 ps, 0.5 nC) accélérés par un
accélérateur linéaire. Cette source est accordable (0.2 MeV-0.9 MeV) et brillante
(1.5x1015 photons/mm2/mrad2/s/0.1%BW). Ces propriétés nous ont permis de faire une
première expérience d’application lors de laquelle nous avons détecté, par deux méthodes
différentes, la ligne de résonance nucléaire du lithium 7 (0.478 MeV) dans un échantillon
d’hydrure de lithium (LiH).
Suite aux expériences réalisées sur T-REX, le LLNL construit actuellement une source
gamma qui produira des photons par diffusion Compton jusqu'à 2.2 MeV. Le design et la
modélisation théorique de cette source seront présentés en détail. De nombreux modèles,
incluant la description des effets non linéaires et prenant en compte les profils du faisceau
d’électrons ont étés développés.