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Remoue, Nadège. Caractérisation de détecteurs CdTe Schottky pour la Caméra X/Gamma d'ECLAIRs

Remoue, Nadège (2010). Caractérisation de détecteurs CdTe Schottky pour la Caméra X/Gamma d'ECLAIRs.

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Résumé en francais

Cette thèse est consacrée à la caractérisation de détecteurs solides à semi-conducteur de Tellurure de Cadmium (CdTe) pour une application d'astrophysique spatiale des hautes énergies. De dimension 4*4*1 mm3, avec un contact Schottky à l'anode, ils formeront le plan de détection (1024 cm²) de la Caméra X/Gamma d'ECLAIRs. ECLAIRs est l'instrument central de la future mission Sino-française SVOM dédiée à l'étude des sursauts gamma, un phénomène violent de haute énergie ayant lieu à des distances cosmologiques. ECLAIRs sera sensible de 4 à 250 keV. Les instruments actuels utilisant du CdTe, tels que BAT sur Swift ou ISGRI sur INTEGRAL, présentent un seuil bas de ~15 keV qui limite la détection des sursauts les plus mous, qui sont potentiellement les plus lointains. ECLAIRs relève le défi de détecter les photons à partir de 4 keV, en associant une électronique de lecture bas bruit aux diodes CdTe polarisées en inverse. Un tel objectif ne saurait être atteint sans une connaissance approfondie des détecteurs utilisés. C'est l'objet de cette étude. Des mesures systématiques sont réalisées sur les détecteurs avant de les monter par 32 en modules élémentaires de détection. L'objectif de ces tests est de sélectionner les 6400 détecteurs du modèle de vol, parmi plus de 12000 unités. Diverses populations de détecteurs ont été mises en évidence. Une analyse des résultats, complétée par des tests dédiés, permet d'expliquer les comportements particuliers. La population principale, qui compte aujourd'hui ~79% des détecteurs testés, répond à des critères qui sont optimum pour l'application d'ECLAIRs. Cependant, les détecteurs CdTe Schottky souffrent d'instabilités réversibles qu'il est important de prendre en compte. Elles peuvent être atténuées et ralenties par une température de fonctionnement basse et une tension de polarisation élevée, typiquement -20°C et -600 V. Afin d'anticiper la réponse spectrale du plan de détection, des simulations Monte-Carlo utilisant l'outil Geant4 ont été effectuées. Un modèle du module élémentaire de la caméra a donc été développé en parallèle des mesures. A basse énergie, les événements multiples entre pixels voisins est quasi nul et la rétrodiffusion inexistante. Ces taux augmentent avec l'énergie et créent des raies caractéristiques dans les spectres. Finalement, au regard de cette étude, des essais à réaliser sur les modules élémentaires de détection sont présentés.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Barret, Didier
Ecole doctorale:Sciences de l'Univers, de l'environnement et de l'espace (SDU2E)
laboratoire/Unité de recherche :Centre d'Etude Spatiale des Rayonnements (CESR), UMR 5187
Mots-clés libres :Détection - Semi-conducteurs - CdTe - Diode Schottky - Spectrométrie X/Y - Effet de polarisation - Simulations Monte-Carlo - Spatial - Sursauts gamma
Sujets :Sciences de l'univers
Déposé le :16 Sep 2016 14:41