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Détection photographique

La détection photographique des neutrons à l'ILL

Le principe en est simple, on plaque un film photographique sur un scintillateur solide (par exemple une couche d'un sel de lithium) et les particules chargées ou les photons émis lors de la capture d'un neutron impressionnent le film comme le ferait la lumière du jour. Il ne reste plus qu'à effectuer le classique développement chimique pour révéler l'image latente.

Au début de l'ILL, la détection photographique était la seule technique permettant l'imagerie neutronique. Ses principaux inconvénients étaient : l'épaisseur du scintillateur qui introduit un flou, la réponse non-linéaire de la plaque photo (sous- et sur-exposition), mais le pire était le développement chimique car tous ceux qui ont pratiqué un laboratoire photo libre-service savent que c'est rapidement un endroit immonde de saleté où révélateur et fixateur sont trop souvent, soit pollués, soit intervertis.

On est là dans un domaine où le groupe détecteur de l'ILL n'est quasiment pas intervenu car les techniques mises en oeuvre sont très simples.

A l'ILL, les principales utilisations de la détection photographique des neutrons ont été :

Appareils de test

Il s'agissait d'appareil photo à développement instantané modifiés pour la neutronique.
L'ILL a fait une utilisation intensive d'appareils Polaroid débarassés de leur optique classique et auxquels étaient adjoint un scintillateur plaqué contre le film. C'était l'outil indispensable pour imager le faisceau direct afin d'y localiser l'échantillon caché à la vue par les parois des cryostats et autres dispositifs d'environnement échantillon. Cela a duré tant que les cartouches de pellicules ont été disponibles dans le commerce.

Appareil photo instantané Polaroid converti en détecteur de neutrons. La partie optique a été sciée et remplacée par un scintillateur LiF plaqué contre le film
© A.Filhol
Cristal échantillon collé au sommet d'une pinoche en Cd et placé dans un cryostat. La photo Polaroid permet de voir sa position dans le faisceau de neutron
©1978 A.Filhol

Diffractomètre D12

D12 était une chambre de Weissemberg neutrons disponible dès 1972 [1]. Elle était montée de façon verticale afin de pouvoir recevoir un cryostat hélium. Elle utilisait le couple scintillateur 6LiF+ZnS et film Kodak Regulix. D12 a été modernisée en T12 en 1982 mais, avec le départ de son responsable, cet instrument n'a jamais été mis en service.

Référence
[1] Hohlwein D. and Wright A.F. (1981) J. Appl. Cryst.  14, 82-84.
  DOI: 10.1107/S0021889881008844

La chambre de Weissemberg neutron D12 équipée d'un cryostat
©1981 ILL
Diagramme de diffraction typique produit par D12
©1980 A.Filhol et al., Acta Crist. B36, 575-586.

NDT - topographie par diffraction des neutrons

NDT était un instrument de topographie par diffraction des neutrons qui permettait d'imager les défauts ou déformations du réseau cristallin des échantillons [1]. Le scintillateur plaqué contre un film Kodak Periapical Haute Definition était une feuille de gadolinium de 25 μm d'épaisseur. Les résultats ont été excellents mais, au démarrage de l'ESRF, son responsable est parti y développer la très prometteuse imagerie aux rayonnement synchrotron.

Référence
[1] Baruchel J., "Optica neutronica, extincion, topografia" in "I Curso de Neutrones. Tecnicas Experimentales en Haces de Neutrones" - Jaca,Spain - 1986-10-20/24.

Topographie aux neutrons d'un cristal de fluorine pressé à chaud
©1985 communication privée, Baruchel J.

S42 - diffractomètre Laue neutrons

Le diffractomètre Laue S42 [1] utilisait au choix les couples scintillateur/film suivants :

  1. scintillateur : 6LiF+ZnS ; film : Kodak Regulix
  2. scintillateur : Gd ; film : Kodak Periapical Haute Definition.

Il a donné des résultats remarquables mais la détection photographique était peu adaptée aux mesures quantitatives. Les diffractomètres Laue modernes utilisent soit des plaques images, soit des capteurs CCD.

Référence
[1] Marmeggi J.C., ILL Millennium Symposium Preface to the proceedings, 2001, 295-297. <osti.gov>

Premier poste de mesure du Diffractomètre Laue S42. De gauche à droite : puits du faisceau, échantillon, scintillateur et film radiographique en position de diffraction en retour, collimateur, fentes, collimateur du faisceau de neutrons incident
©2002 ILL
Photo montrant les deux postes de mesure de S42, le second est ici équipé d'un cryostat
©1983 ILL

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Dernière mise à jour: 13 December 2021