FR2917509A1 - Dispositif de detection et/ou de mesure de rayonnements impulsionnels sous forme d'ondes electromagnetiques et/ou de particules, appareil et procede de detection et/ou de mesure correspondants - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif de détection et/ou de mesure de rayonnements impulsionnels sous forme d'ondes électromagnétiques et/ou de particules, comportant :- un détecteur (1) de rayonnements en diamant ;- un générateur de tension (15) relié au détecteur (1 ) pour la polarisation du détecteur (1) grâce à l'application d'un champ électrique de polarisation sur le détecteur ;ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre :- des moyens de synchronisation (10) du générateur de tension (15) avec une source (6) d'un rayonnement apte à irradier le détecteur (1),de sorte que le champ électrique de polarisation ne soit appliqué au détecteur (1) sensiblement que lorsque le détecteur (1) est irradié par le rayonnement, et à une fréquence égale ou inférieure à celle de la source excitatrice, tout en restant pour la période un multiple de celle de la source.Elle concerne également un appareil et un procédé de détection et/ou de mesure correspondants.

Description

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL La présente invention concerne un dispositif de

détection et/ou de mesure de rayonnements impulsionnels sous forme d'ondes électromagnétiques pulsées et/ou de particules, comportant un détecteur de rayonnements en diamant et un générateur de tension relié au détecteur pour la polarisation électrique du détecteur grâce à l'application d'un champ électrique de polarisation sur le détecteur.

Elle concerne également un appareil et un procédé de détection et/ou de mesure correspondants. ETAT DE L'ART Le diamant présente de nombreux intérêts pour la fabrication de détecteurs de rayonnement répondant à des conditions d'utilisations spécifiques, comme par exemple la détection de rayonnements en milieu hostile, ou encore la métrologie de faisceaux X. C'est en effet un matériau résistant aux rayonnements, aux solutions acides et aux hautes températures (<600 C). Pour la mesure en ligne de rayonnements (c'est à dire dans la configuration où le détecteur est placé entre la source de rayonnement et la cible de rayonnement) ou la métrologie de rayonnements, divers critères sont également exigés en rapport avec l'application visée, comme par exemple la possibilité de fabriquer des couches très minces et/ou de numéro atomique faible (c'est à dire inférieur à 8), ou encore éviter l'utilisation de matériaux non équivalents tissus au voisinage du détecteur (on rappelle ici qu'un matériau équivalent tissus est un matériau dans lequel la dose de rayonnement déposée est proche de celle déposée dans le corps humain). Dans la famille des détecteurs de rayonnements en diamant, la voie concernant la métrologie (dose, profil) sur des accélérateurs de particules médicaux s'est particulièrement développée récemment. L'objectif de cette voie est de pouvoir mesurer la dose et le débit de dose sous faisceau, avec un matériau équivalent tissus.

Les potentialités du diamant évaluées dans ce domaine montrent la possibilité de réaliser des dosimètres miniatures pouvant permettre par exemple la mesure de la cartographie de la dose, ainsi que la mesure ponctuelle de la dose.

De même, dans le domaine de la métrologie de faisceau X, et notamment concernant les sources de lumière synchrotrons, l'objectif est de pouvoir insérer de manière permanente dans la ligne de lumière, un détecteur mince pour faire une mesure d'intensité, de position et de profil du faisceau lumineux.

L'utilisation de cristaux de diamant naturel comme détecteurs est connue, en particulier pour la radiothérapie médicale. Les performances remarquables de ces détecteurs sont listées ci-dessous. Résistance: de résistance mécanique élevée, le diamant est également un matériau résistant aux environnements corrosifs et à de très 15 fortes doses d'irradiation. Composition chimique : le diamant, composé de carbone est un matériau peu intrusif dans le corps humain et peut présenter des avantages de biocompatibilité et de résistance aux environnements bio-médicaux. Numéro atomique : le numéro atomique faible du diamant (Z=6) 20 permet son utilisation pour la mesure de faisceau irradiant sans absorption significative ou totale, donc pour la métrologie en ligne. Equivalence tissus : le numéro atomique étant proche de celui des tissus humains, la dose en radiothérapie mesurée par un détecteur diamant peut donc être aisément rapportée à celle reçue par un patient. 25 Intégration, encombrement : compatible avec des détecteurs de petite taille pour les nouveaux traitements en radiothérapie (IMRT).

Toutefois, l'utilisation de matériau naturel peut aussi présenter un grand nombre d'inconvénients : 30 Fabrication unitaire : chaque échantillon de diamant naturel doit être pré sélectionné afin d'obtenir des gemmes présentant les caractéristiques adéquates aux mesures de dosimétrie médicale.

Détecteur unitaire : chaque gemme permet la réalisation d'un détecteur unique, la taille réduite des échantillons naturels ne permettant pas de fabriquer plusieurs détecteurs dont les caractéristiques seraient identiques.

Coût prohibitif : du fait de la nécessité de sélectionner les échantillons de diamants naturels. Disponibilité : il n'est pas facile de garantir l'approvisionnement en diamants naturels dont les propriétés satisfont au cahier des charges. Etalonnage : chaque détecteur doit être calibré et étalonné 10 individuellement. Pré-traitement : les performances des détecteurs en diamant naturel sont souvent garanties, à condition d'avoir pré-traité les détecteurs (par exemple : pré-irradiation quotidienne). Cette étape impose un coût supplémentaire dû à la durée d'irradiation, ainsi que l'indisponibilité de 15 l'équipement pendant la durée du pré-traitement. En dépit de ces derniers inconvénients, il est possible de trouver sur le marché quelques détecteurs de ce type, en particulier commercialisés par la société allemande PTW. Les inconvénients les plus limitants sont alors leur coût, la durée d'approvisionnement (souvent supérieur à un an) et les 20 contraintes liées aux pré-traitements.

Pour résoudre ces problèmes, on connaît par ailleurs la possibilité de synthétiser du diamant synthétique. Il existe plusieurs techniques de synthèse du diamant synthétique. 25 La technique de synthèse par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) est la plus à même de permettre la fabrication d'un matériau présentant les performances souhaitées pour la détection de rayonnements. La synthèse permet : Réduction des coûts, rendements de fabrication élevés ; 30 Fabrication en série (typiquement les échantillons peuvent être synthétisés sur plusieurs centimètres de diamètre) ; Mosaïque de détecteurs de caractéristiques identiques pour l'imagerie ; Possibilité d'intégration des détecteurs à d'autres équipements ; Possibilité de fabriquer des détecteurs en fonction de la demande ; Optimisation des performances électriques par rapport à l'application souhaitée.

En contrepartie, les techniques actuelles de synthèse de matériau synthétique ne permettent que la fabrication d'un matériau polycristallin. Les caractérisations des substrats synthétiques réalisés par CVD ont montré que les dernières limitations à l'amélioration des détecteurs sont liées à leur procédé de synthèse, et proviennent de la nature polycristalline du matériau. Des défauts électriques sont alors identifiés dans les matériaux polycristallins. Ces défauts peuvent être dus à la structure inhomogène du matériau (grains et joints de grains), mais aussi à la présence en faible concentration d'impuretés. Les défauts électriques font intervenir des phénomènes de piégeage et de dépiégeage des porteurs lors de l'utilisation du détecteur, responsables dans ce cas de l'évolution dans le temps de la sensibilité des détecteurs.

Les techniques de caractérisation couramment utilisées pour l'étude des concentrations de défauts dans le diamant ont permis de classifier ces défauts électriques suivant plusieurs catégories. Chaque piège peut ainsi être défini par un niveau d'énergie dans la bande interdite du diamant. La modification de l'état de charge de ce niveau (dépiégeage et piégeage) en fonction de l'énergie thermique du détecteur permet de le définir : -niveaux de pièges dont l'énergie thermique nécessaire au dépiégeage est inférieure à celle correspondant à la température ambiante. Les porteurs responsables du signal électrique sous irradiation peuvent être capturés sur ces niveaux à température ambiante, libérés quasi instantanément par activation thermique. Ce niveau de piège peut donc être considéré comme 'stable' ou inactif lors de l'utilisation du détecteur à température ambiante. - niveaux de pièges profonds, dont l'énergie thermique nécessaire au dépiégeage est élevée par rapport à celle correspondant à la température ambiante (température> 200 C). Sous irradiation, ces niveaux vont être progressivement "remplis" jusqu'à atteindre la saturation, l'énergie thermique à température ambiante étant alors insuffisante pour induire un phénomène de dépiégeage. Les porteurs générés ne sont alors plus perturbés et transitent librement dans le matériau. Ceci se traduit par un comportement stable du détecteur sous rayonnement lors de son utilisation à température ambiante. La contribution de ces niveaux de pièges a longtemps été commentée dans le diamant, puisque leur remplissage contribue à l'augmentation progressive de la sensibilité du détecteur. Cette étape de remplissage progressive des niveaux de pièges profonds est reconnue dans la littérature sous les appellations "pompage" ou "priming". - niveaux de pièges peu profonds, dont l'énergie thermique nécessaire au dépiégeage est proche de celle correspondant à la température ambiante. Ces niveaux sont contraignants pour l'utilisation de détecteurs de rayonnements en diamant pour des applications industrielles. En effet, la proximité de la température d'activation thermique des niveaux de pièges de celle de la température ambiante contribue au dépiégeage progressif des porteurs de ces niveaux, avec des constantes de temps pouvant atteindre plusieurs minutes selon les détecteurs.

On rappelle par ailleurs que le diamant, utilisé comme détecteur, est un semi-conducteur fonctionnant comme une chambre d'ionisation solide, c'est-à-dire que les porteurs de charges positifs (trous) et les porteurs de charges négatifs (électrons) sont créés dans le détecteur par ionisation du matériau. Ces porteurs de charges migrent vers les électrodes du capteur sous l'action du champ électrique régnant entre ces électrodes. Le mouvement de ces charges va créer un courant électrique proportionnel à la distance parcourue par chaque porteur de charge dans le matériau.

Dans le cas d'une excitation en volume (rayons X d'énergie élevée), les porteurs sont produits dans le volume du diamant, et les électrons dérivent vers l'anode tandis que les trous dérivent vers la cathode. Par conséquent, une fois vidé, un piège peu profond d'électron situé 5 près de l'anode a une plus forte probabilité d'être rempli qu'un piège près de la cathode. Le même raisonnement s'applique aux pièges peu profonds de charges positives placés près de la cathode. Pendant l'irradiation et l'utilisation du détecteur, il y a donc une charge intégrée permanente dans le diamant, la charge intégrée entraînant 10 une réduction du champ électrique interne appliqué sur le matériau : c'est le phénomène de polarisation. Ainsi, lorsqu'on stoppe l'irradiation, un phénomène transitoire sera observé lors de la réutilisation du détecteur. Pour illustrer le phénomène transitoire, on décrit dans les 15 développements qui suivent un exemple d'un détecteur selon l'art antérieur, représenté schématiquement sur la figure 1. Le détecteur 1 présente une configuration de chambre d'ionisation de diamant avec un contact métallique 2 de chaque côté du détecteur 1. Le détecteur utilisé ici est fabriqué dans un matériau polycristallin, 20 par exemple synthétisé dans un réacteur ASTEX AX5400 à 130 torr et à 850 C, avec les mélanges H2/CH4/O2 de 478/20/2 sccm respectivement. Le détecteur 1 est assemblé sur générateur de tension 15 comportant un connecteur 3 coaxial, par exemple du type SMA, permettant la polarisation du détecteur 1 grâce à un générateur 30 de tension continue 25 relié au connecteur 3. Le connecteur 3 permet également la détection du signal. Il peut être encapsulé par exemple dans du gel 4 en silicone, afin d'éviter une ionisation de l'air autour du détecteur 1, ionisation qui affecterait le signal de mesure. Lors de l'irradiation du dispositif sous impulsions 5 de rayons X, 30 obtenues par exemple à l'aide d'un accélérateur 6 linéaire d'électrons envoyés sur une cible de tungstène (W), la réponse du détecteur 1 à ces impulsions est mesurée à l'aide d'un préamplificateur 8 de courant rapide (Femto DPCA 200 par exemple).

Chaque impulsion est contrôlée par un analyseur multi-canal 9 (MCA à 2048 canaux par exemple) qui mesure l'amplitude de chaque impulsion et lui attribue un canal en fonction de son amplitude. La dynamique de l'analyseur 9 MCA correspond à 8 V par exemple.

Les impulsions 5 ont une fréquence de 25 Hz, et font 2 tas de largeur. La figure 2 montre les différents spectres d'amplitude, chaque spectre étant enregistré toutes les cinq secondes (chaque spectre compte donc 125 impulsions à 25 Hz). Pour la clarté de la figure 2, chaque spectre est décalé verticalement 10 par rapport au spectre précédent. La première mesure (1a) est faite sous un champ électrique continu de polarisation de 0.5V/pm. Elle montre que le spectre d'amplitude se décale progressivement vers des valeurs d'amplitude plus élevées (canaux 980, 1168, 1213, 1217 15 puis 1224), ce qui montre que la photoconductivité du détecteur augmente. Ceci est lié au remplissage progressif des pièges profonds (pompage). Après approximativement 20 secondes (soit 500 impulsions environ), une stabilité au niveau du spectre d'amplitude est atteinte (stabilisation sur le canal 1224). La stabilité est liée au remplissage complet des pièges 20 profonds et peu profonds avec la charge intégrée précitée, la charge réduisant le champ interne. L'irradiation est arrêtée pendant plusieurs secondes, et la polarisation est changée en 1 V/pm, en continu. L'analyseur 9 est remis à zéro, et les impulsions de rayon X sont reprises. 25 On constate sur lb que, par rapport à la, les niveaux de pièges profonds ont été remplis pendant la première irradiation, et qu'aucun pompage n'est apparu (pas de décalage progressif vers des valeurs plus élevées). En revanche, on constate un décalage faible vers des valeurs 30 inférieures dans les spectres d'amplitudes (canaux 1808, 1793, 1777, 1760, 1744 et 1727). La faible baisse est associée aux effets de polarisation dus aux pièges peu profonds. Après typiquement 30 secondes, l'équilibre est atteint (canal 1727), avec des valeurs d'amplitudes de signaux qui sont au- dessous de celles observées pendant les premières 5 secondes (canaux 1800 et 1808), puisque la charge intégrée dans les niveaux peu profonds réduit le champ interne. Tout d'abord, le phénomène transitoire est fortement contraignant, puisqu'il impose à l'utilisateur de connaître l'antériorité de l'utilisation du détecteur sous rayonnements, afin de pouvoir interpréter son comportement de détection. Les constantes de temps sont alors de l'ordre de quelques secondes à quelques heures, donc peuvent interférer avec l'utilisation journalière d'un détecteur industriel.

Enfin, les performances électriques et les performances de détection d'un capteur comportant du diamant synthétique sont généralement moindres par rapport à celles d'un matériau naturel sélectionné drastiquement : la reproductibilité de la mesure peut alors être affectée, les temps de réponse peuvent être plus longs et les caractéristiques de détection non linéaires. PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention propose de pallier au moins un de ces inconvénients. A cet effet, on propose selon l'invention un dispositif de détection et/ou de mesure de rayonnements impulsionnels sous forme d'ondes électromagnétiques pulsées et/ou de particules, comportant : - un détecteur de rayonnements en diamant ; - un générateur de tension relié au détecteur pour la polarisation électrique du détecteur grâce à l'application d'un champ électrique de polarisation sur le détecteur ; ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre : - des moyens de synchronisation du générateur de tension avec une source d'un rayonnement impulsionnel apte à irradier le détecteur, de sorte que le champ électrique de polarisation ne soit appliqué au détecteur sensiblement que lorsque le détecteur est irradié par le rayonnement.

L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : - les moyens de synchronisation sont aptes à synchroniser le générateur de tension avec la source, de sorte que le champ électrique de polarisation soit appliqué, en continu - à partir d'une fraction de période d'irradiation avant le début de 5 l'irradiation par le rayonnement, - pendant toute l'irradiation, et - jusqu'à une fraction de période d'irradiation après la fin de l'irradiation ; - la fraction est comprise dans l'intervalle [0 ; %], et est préférentiellement 10 sensiblement égale à ; - les moyens de synchronisation sont en outre aptes à synchroniser le générateur de tension avec la source, de sorte que le champ électrique de polarisation appliqué au détecteur est nul lors de certaines irradiations du détecteur par le rayonnement ; 15 - le détecteur est en diamant synthétique ; L'invention concerne également un appareil comportant une source impulsionnelle de rayonnements impulsionnels et un dispositif selon l'invention. L'invention concerne également un procédé de détection et/ou de 20 mesure correspondant. L'invention présente de nombreux avantages. L'invention peut s'appliquer à une source de rayonnement non pulsé. L'invention s'applique cependant avantageusement, mais non limitativement, à un accélérateur médical ou à une ligne de lumière 25 synchrotron, et plus généralement à tout dispositif dans lequel le faisceau de particules ou d'ondes est pulsé. L'invention permet de ne pas perturber le détecteur avec un environnement non diamant. L'invention s'applique avantageusement, mais non limitativement, aux 30 détecteurs en diamant synthétique. Elle est applicable aux diamants naturels. Dans les deux cas, l'invention permet de supprimer les étapes de pré-irradiation des détecteurs en diamant (naturels ou synthétiques). En effet, l'invention permet notamment de remédier au problème de dépiégeage transitoire des niveaux peu profonds. L'utilisateur n'a plus à connaître l'antériorité de l'utilisation du détecteur sous rayonnements. Grâce notamment à l'intégration d'un connecteur de polarisation du 5 matériau connaissant les paramètres de la source utilisée pour l'irradiation, il est possible de vider davantage les pièges peu profonds que dans l'art antérieur. L'invention s'applique avantageusement à des détecteurs en diamant synthétique obtenus par CVD, pour lesquels la présence de défauts 10 électriques perturbe le fonctionnement. II n'est donc plus nécessaire d'avoir recours exclusivement à des matériaux exceptionnellement exempts de défauts électriques pour pouvoir utiliser l'invention. Les performances électriques et de détection sont généralement comparables à celles d'un matériau naturel sélectionné drastiquement, avec 15 une grande reproductibilité de la mesure, des temps de réponse courts et des caractéristiques de détection linéaires. L'invention est adaptable aux dispositifs déjà existants. Enfin, la sensibilité et la stabilité du détecteur sont grandement augmentées par rapport à celles des détecteurs de l'art antérieur 20 (typiquement un facteur 2). PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : 25 - la figure 1, déjà commentée, représente schématiquement un exemple d'un mode de réalisation d'un dispositif de détection comportant un détecteur à diamant synthétique, selon l'art antérieur ; - la figure 2, déjà commentée, représente les différents spectres d'amplitude enregistrés avec un détecteur selon la figure 1, chaque spectre étant 30 enregistré toutes les cinq secondes, la partie (a) pour un champ de polarisation continu de 0.5V/pm, et la partie (b) pour une polarisation continue de 1 V/pm après un arrêt de plusieurs secondes ; - la figure 3 représente schématiquement un exemple d'un mode de réalisation d'un dispositif de détection comportant un détecteur à diamant, selon l'invention ; - la figure 4 est une représentation temporelle de la tension de polarisation (V) et de l'irradiation (hv) en fonction du temps (ps), dans un mode 1/1, c'est à dire pour lequel la polarisation est appliquée à chaque impulsion incidente ; - la figure 5, est une comparaison schématique des impulsions obtenues dans l'art antérieur à celles en mode de polarisation pulsé, pour la même 10 valeur du champ électrique (1 V/pm) ; - la figure 6 montre la configuration temporelle du champ électrique de polarisation comparée à celle de l'irradiation, dans un mode 1/2, c'est à dire pour lequel le dispositif n'est polarisé qu'à raison d'une impulsion incidente sur deux ; et 15 - la figure 7 montre les résultats obtenus avec le mode 1/2, comparés à ceux obtenus avec le mode de polarisation continu, ainsi que le mode 1/1. Sur l'ensemble des figures, les éléments similaires portent des références numériques identiques. DESCRIPTION DETAILLEE 20 La figure 3 représente schématiquement un exemple d'un dispositif de détection et/ou de mesure selon l'invention. Le dispositif s'applique avantageusement à la détection de particules (rayons X, gamma, électrons, protons, etc.), mais peut s'appliquer également à toute détection et/ou mesure de rayonnements sous forme 25 d'ondes électromagnétiques et/ou de particules. De même, le dispositif s'applique très préférentiellement à une source de rayonnement pulsée, mais s'applique également à des sources non pulsées. Le dispositif comporte principalement un détecteur 1 de rayonnements 30 en diamant. Le détecteur peut être en diamant naturel ou préférentiellement, pour des raisons de coût, en diamant synthétique, par exemple issu d'une croissance CVD décrite dans la partie art antérieur de la présente description. Le dispositif comporte également un générateur de tension 15 comportant un connecteur 3 relié au détecteur 1, grâce à des contacts 5 métalliques 2, pour la polarisation du détecteur 1. Le générateur de tension 15 comporte également un générateur 12. La polarisation du détecteur par le générateur de tension 15 s'effectue grâce à l'application d'un champ électrique de polarisation sur le détecteur 1. 10 Le connecteur 3 est par exemple du type SMA dont les contacts sont encapsulés dans du gel 4 en silicone, afin d'éviter l'ionisation de l'air autour du détecteur 1, ionisation qui affecterait le signal de mesure. Le dispositif comporte également des moyens de traitement du signal de mesure issu du détecteur 1. 15 Les moyens de traitement comportent classiquement par exemple un préamplificateur 8 de courant rapide (Femto DPCA 200 par exemple) et un analyseur multi-canal 9 (MCA à 2048 canaux par exemple) qui mesure l'amplitude de chaque signal de mesure issu du détecteur 1 et lui attribue par exemple un canal en fonction de son amplitude. 20 On rappelle ici cependant que le dispositif de détection selon l'invention s'applique à tout système déjà existant. Le dispositif comporte en outre des moyens de synchronisation 10 du générateur de tension 15 avec une source 6 d'un rayonnement apte à irradier le détecteur 1, de sorte que le champ électrique de polarisation ne 25 soit appliquée au détecteur 1 sensiblement que lorsque le détecteur 1 est irradié par le rayonnement, et ce de façon synchrone par rapport à la période du signal. Très préférentiellement, la source 6 est une source pulsée et, préférentiellement encore, le rayonnement est constitué de particules. Dans 30 ce cas, on parle d'un accélérateur de particules, par exemple utilisé dans le domaine médical. Selon l'invention, en appliquant un champ électrique de polarisation pulsé sur le détecteur 1, à une fréquence bien déterminée synchronisée et qui dépend de la fréquence de la source 6, les pièges peu profonds vont se vider pendant que le champ électrique de polarisation appliqué est nul. Le vidage des pièges peu profonds permet ainsi de maintenir un état stable de populations piégées dans le matériau. Ainsi, pour supprimer l'effet de charge d'espace dans le matériau, les moyens de synchronisation 10 permettent d'annuler le champ électrique de polarisation appliqué sur le détecteur 1 entre les impulsions de la source 6. On comprend alors que les moyens de synchronisation 10 sont reliés à la source 6 de sorte que la fréquence d'irradiation, le début et la durée de chaque irradiation soient connus. La liaison entre les moyens de synchronisation et le générateur de tension permet l'application du champ électrique aux moments voulus, pendant les durées voulues. Plus précisément, les moyens de synchronisation 10 sont aptes à synchroniser le générateur de tension 15 avec la source 6, de sorte que le 15 champ électrique de polarisation, non nul, soit appliqué, en continu - à partir d'une fraction de période d'irradiation avant le début de l'irradiation du détecteur par le rayonnement, - pendant toute l'irradiation, et - jusqu'à une fraction de période d'irradiation après la fin de l'irradiation. 20 La fraction est comprise dans l'intervalle [0 ; %2], et est préférentiellement sensiblement égale à '/. Ainsi, si par exemple chaque impulsion d'irradiation, par exemple des rayons X, dure 2 ps avec une période d'irradiation de 40 ms (l'irradiation a lieu toutes les 40 ms), un champ électrique nul est d'appliqué entre deux 25 impulsions successives. Le détecteur 1 est polarisé en continu, par application d'un champ électrique non nul, à partir de 10 ms avant l'irradiation, pendant toute l'irradiation (0.002 ms), et 10 ms après chaque impulsion. Le champ électrique est nul en dehors de cette durée autour de l'impulsion d'irradiation du détecteur. 30 Les moyens de synchronisation 10 comportent un générateur 11 d'impulsions (par exemple du type HP 81110A) relié au générateur 12 d'impulsions de haute tension (par exemple du type GRX-1.5K-E), lui même relié au connecteur 3. Le générateur 12 permet l'application du champ électrique de polarisation du détecteur 1, grâce à une tension hachée, d'amplitude de plusieurs centaines de volts. Les moyens de synchronisation 10 comportent également un déclencheur 13, relié d'une part à la source 6 et d'autre part au générateur 5 11. Le générateur 11 est relié au générateur 12 et permet, grâce au déclencheur 13, la synchronisation du générateur 12 avec les impulsions 5 de l'irradiation obtenues à l'aide de la source 6. De cette façon, il est possible d'appliquer un champ électrique de 10 polarisation sur le détecteur 1, sensiblement seulement lors de l'irradiation. Une alimentation stabilisée 14 permet d'alimenter le générateur 12. Cette configuration est appelée le mode 1/1 dans la suite de la présente description. La figure 4 est une représentation de la tension de polarisation (V) et 15 de l'irradiation (hv) en fonction du temps (tas) dans le mode 1/1. Pendant le temps où la tension de polarisation appliquée est maintenue à zéro volt, une partie de la charge intégrée dans les niveaux peu profonds a le temps d'être vidée. Sur la figure 5 partie (a), on compare les impulsions obtenues en sortie 20 du détecteur lors d'une polarisation continue (art antérieur), à celles obtenues en sortie du détecteur pour une polarisation synchronisée avec les impulsions d'irradiation, pour la même valeur du champ électrique de polarisation (1 V/pm). Un gain considérable au niveau de l'amplitude du signal est observé. 25 En effet, le signal est amplifié approximativement de 3.8 V à plus de 6 V. Cette amélioration de la photosensibilité est également visible sur les spectres d'amplitude mesurée par l'analyseur 9 (figure 5 partie (b)). Le champ électrique de polarisation pulsé améliore la sensibilité du détecteur. En outre, le spectre en amplitude (figure 5 partie (b)) est beaucoup 30 plus étroit dans le cas du champ de polarisation pulsé, ce qui montre l'amélioration de la stabilité de laréponse du détecteur, et ceci parce que le champ est davantage uniforme.

La photosensibilité du détecteur 1 peut encore être améliorée en jouant sur la fréquence du champ électrique. Dans ce cas, les moyens de synchronisation 10 sont en outre aptes à synchroniser le connecteur 3 avec la source 6, de sorte que le détecteur 1 5 soit irradié par le rayonnement lorsque le champ électrique de polarisation n'est pas appliqué au détecteur 1. En effet, si le détecteur 1 n'est polarisé qu'à une fréquence par exemple deux fois moindre que la fréquence de l'irradiation, alors le détecteur sera irradié alors qu'il est soumis à une tension de polarisation de 10 zéro volt. Dans le cas général, si les rayonnements impulsionnels sont périodiques de fréquence F, l'étape de synchronisation peut être effectuée de telle sorte que le générateur de tension 15 polarise le détecteur avec une fréquence de F/n, avec n un nombre entier. La figure 6 montre la configuration temporelle du champ électrique de 15 polarisation comparée à celle de l'irradiation, pour n égal à 2. On appelle cette configuration le mode 1/2. Dans ce cas, davantage de pièges peu profonds sont vidés à l'aide de l'irradiation. Les résultats obtenus avec le mode 1/2, comparés à ceux obtenus 20 avec le mode de polarisation continu ainsi que le mode 1/1, est donné sur la figure 7. La forte sensibilité du détecteur obtenue avec ce mode préférentiel de polarisation de l'échantillon est ainsi visible.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de détection et/ou de mesure de rayonnements impulsionnels sous forme d'ondes électromagnétiques pulsées et/ou de particules, 5 comportant : - un détecteur (1) de rayonnements en diamant ; - un générateur de tension (15) relié au détecteur (1) pour la polarisation électrique du détecteur (1) grâce à l'application d'un champ électrique de polarisation sur le détecteur ; 10 ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre : - des moyens de synchronisation (10) du générateur de tension (15) avec une source (6) d'un rayonnement impulsionnel apte à irradier le détecteur (1), de sorte que le champ électrique de polarisation ne soit appliqué au 15 détecteur (1) sensiblement que lorsque le détecteur (1) est irradié par le rayonnement.

2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens de synchronisation (10) sont aptes à synchroniser le générateur de tension 20 (15) avec la source (6), de sorte que le champ électrique de polarisation soit appliqué, en continu - à partir d'une fraction de période d'irradiation avant le début de l'irradiation par le rayonnement, pendant toute l'irradiation, et 25 - jusqu'à une fraction de période d'irradiation après la fin de l'irradiation.

3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel la fraction est comprise dans l'intervalle [0 ; 1/2], et est préférentiellement sensiblement égale à'/. 30

4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les moyens de synchronisation (10) sont en outre aptes à synchroniser le générateur de tension (15) avec la source (6), de sorte que le champ électrique depolarisation appliqué au détecteur (1) est nul lors de certaines irradiations du détecteur (1) par le rayonnement.

5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le détecteur 5 est en diamant synthétique.

6. Appareil de détection et/ou de mesure, comportant une source impulsionnelle de rayonnements impulsionnels sous forme d'ondes électromagnétiques pulsées et/ou de particules, caractérisé en ce qu'il 10 comporte en outre un dispositif selon l'une des revendications 1 à 5.

7. Appareil selon la revendication 6, dans lequel la source impulsionnelle est périodique. 15

8. Procédé de détection et/ou de mesure de rayonnements impulsionnels sous forme d'ondes électromagnétiques pulsées et/ou de particules, comportant les étapes de : - détection d'un rayonnement grâce à un détecteur (1) en diamant ; - polarisation électrique du détecteur (1) grâce à un générateur de tension 20 (15) relié au détecteur (1), la polarisation s'effectuant par l'application d'un champ électrique de polarisation sur le détecteur ; ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de : - synchronisation, grâce à des moyens de synchronisation (10), du générateur de tension (15) avec une source (6) d'un rayonnement 25 impulsionnel apte à irradier le détecteur (1), de sorte que le champ électrique de polarisation ne soit appliquée au détecteur (1) sensiblement que lorsque le détecteur (1) est irradié par le rayonnement. 30

9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel l'étape de synchronisation est effectuée de telle sorte que le générateur de tension (15) est synchronisé avec la source (6) pour que le champ électrique de polarisation soit appliquée, en continu- à partir d'une fraction de période d'irradiation avant le début de l'irradiation par le rayonnement, - pendant toute l'irradiation, et - jusqu'à une fraction de période d'irradiation après la fin de l'irradiation.

10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la fraction est comprise dans l'intervalle [0 ; 1/2], et est préférentiellement sensiblement égale à 1/.

11. Procédé selon l'une des revendications 8 à 10, comportant en outre une 10 étape de synchronisation du générateur de tension (15) avec la source (6), de sorte que le champ électrique de polarisation appliqué au détecteur (1) est nul lors de certaines irradiations du détecteur (1) par le rayonnement.

12. Procédé selon l'une des revendications 8 à 11, dans lequel les 15 rayonnements impulsionnels sont périodiques de fréquence F, l'étape de synchronisation étant effectuée de telle sorte que le générateur de tension (15) polarise le détecteur avec une fréquence de F/n, avec n un nombre entier. 20