Présenté le 7 avril 2022
par Matias RODRIGUES
CEA/LNE-LNHB (Laboratoire National Henri Becquerel)

Les détecteurs thermiques cryogéniques sont des spectromètres à dispersion d’énergie pouvant mesurer des spectres de photons avec des résolutions plus d’un ordre de grandeur meilleure que celle des détecteurs à semiconducteur. Bien que nécessitant un environnement de fonctionnement à extrêmement basse température (< 100 mK), les détecteurs cryogéniques sont une technologie attractive pour répondre à des besoins spécifiques pour lesquels une excellente résolution est indispensable. Le LNHB a été pionnier quant à l’introduction de ces détecteurs, en particuliers les calorimètres métalliques magnétiques (CMM), en métrologie des rayonnements ionisants.

Après une brève introduction sur le principe physique des détecteurs cryogéniques et des CMM, les différents développements qui ont été menés au LNHB seront exposés : du premier prototype artisanal jusqu’au plus récent CMM pixellisé par microfabrication, en passant par le CMM « SMX3 » capable de mesurer une raie gamma à 166 keV avec une résolution de 31 eV. Aussi quelques résultats seront présentés comme la mise en évidence de raies satellites intenses dans les spectres de photons X de radionucléides, ou la mesure précise d’intensités d’émission de raies XL grâce à un rendement de détection caractérisé métrologiquement avec une incertitude de 0,35 %. Enfin, les MMC ne cessent de gagner en maturité technologique pour simplifier leur mise en œuvre, pour augmenter leur rendement de détection et leur taux de comptage ; quelques perspectives illustreront ces avancées.