Dr Laurent Ottaviani, IM2NP UMR 7334, Université Aix-Marseille « SiC- and Diamond-based detectors of fast and thermal neutrons ».

Tuesday 5 Feb 2019, 11:00 → 12:00 Europe/Paris

Amphithéâtre (LPSC)

Silicon Carbide is one of the most attractive materials for neutron detection. Thanks to its outstanding properties, such as high displacement threshold energy (22-35 eV), wide band gap energy (3.27 eV) and high thermal conductivity (4.9 W/cm·K), SiC can operate in harsh environment (high temperature, high pressure and high dose rate) without additional cooling system. Our analyses reveal that SiC detectors, under irradiation and at elevated temperature, respond to neutrons showing consistent counting rates as function of external reverse bias voltages and radiation intensity. The counting-rate of the thermal neutron-induced peak increases with the area of the detector, and appears to be linear with respect to the reactor power. Diamond is another semi-conductor considered as one of most promising materials for radiation detection. Diamond possesses several advantages in comparison to other semiconductors such as a wider band gap (5.5 eV), higher threshold displacement energy (40-50 eV) and thermal conductivity (22 W/cm·K), which leads to low leakage current values and make it more radiation resistant that its competitors. A comparison is proposed between these two semi-conductors for the ability and efficiency to work under neutron and gamma fluxes, including a discussion about the so-called polarization effect as well as the stability. Le carbure de silicium est l’un des semi-conducteurs les plus attractifs pour la détection neutronique. Grâce à ses propriétés remarquables, telles qu’une énergie de seuil de déplacement élevée (22-35 eV), une grande bande d’énergie interdite large (3,27 eV) et une conductivité thermique élevée (4,9 W / cm-1 K-1), le SiC peut fonctionner dans des environnements difficiles (températures élevées, forte pression, débit de dose important) sans système de refroidissement. Nos analyses révèlent que les détecteurs de SiC, sous irradiation et à température élevée, répondent aux flux de neutrons rapides incidents avec des taux de comptage proportionnels à la tension de polarisation inverse et à l'intensité du rayonnement. Le taux de comptage du pic induit par les neutrons thermiques augmente avec la surface du détecteur et est également linéaire par rapport à la puissance du réacteur. Le diamant est un autre semi-conducteur considéré comme l’un des matériaux les plus prometteurs pour la détection des radiations. Le diamant présente plusieurs avantages par rapport aux autres semi-conducteurs, tels qu'une bande interdite plus large (5,5 eV), une énergie de déplacement seuil supérieure (40-50 eV) et une grande conductivité thermique (22 W / cm-1 K-1), ce qui conduit à de faibles valeurs de courant de fuite et le rend plus résistant aux radiations que ses concurrents. Une comparaison est proposée entre ces deux semi-conducteurs sur leur fonctionnement sous flux neutroniques et gamma, incluant une discussion sur l’effet de polarisation et la stabilité.