Malia Mehdi-Perrot "Etude de la compétition neutron–γ prompts dans la désexcitation des fragments de fission du ²⁵²Cf et design de la chambre d’ionisation SHINE"

jeudi 12 nov. 2026, 14:00 → 16:00 Europe/Paris

200/0-Auditorium - Auditorium P. Lehmann (IJCLab)

 

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Etude de la compétition neutron–γ prompts dans la désexcitation des fragments de fission du ²⁵²Cf et design de la chambre d’ionisation SHINE

Résumé :

Cette thèse porte sur l’étude expérimentale de la compétition entre l’émission prompte de neutrons et de rayons γ lors de la désexcitation des fragments issus de la fission spontanée du ²⁵²Cf. Une mesure dédiée a été réalisée à l’installation ALTO avec un dispositif associant une chambre d’ionisation à grilles de Frisch jumelée, le compteur neutron TETRA et neuf détecteurs phoswich PARIS CeBr₃/NaI. La chambre d’ionisation fournit le tag de fission et la référence temporelle commune, tandis que TETRA et PARIS permettent de mesurer, respectivement, la multiplicité neutron et les spectres de rayons γ prompts en coïncidence avec la fission.

L’analyse vise à reconstruire les observables émises à partir des distributions mesurées. Les spectres γ prompts sont corrigés de la réponse des détecteurs PARIS à l’aide de matrices de réponse simulées, et la multiplicité neutron émise est reconstruite à partir de la multiplicité mesurée par TETRA en tenant compte de l’efficacité de détection. La combinaison de ces corrections permet d’étudier l’évolution des spectres γ prompts en fonction de la multiplicité neutron émise et d’en déduire des observables de corrélation neutron–γ.

La thèse comprend également un volet instrumental consacré à SHINE, une chambre d’ionisation gazeuse compacte destinée aux futures études de fission de précision. Les développements concernent notamment le choix du gaz, l’arrêt des fragments dans le volume actif, la segmentation de l’anode, l’optimisation de la cage de champ par simulations électrostatiques ainsi que les premiers développements de l’électronique frontale et de son intégration avec l’acquisition FASTER.

Ce travail apporte ainsi de nouvelles contraintes expérimentales sur les corrélations neutron–γ dans la fission spontanée du ²⁵²Cf et contribue au développement de futurs dispositifs adaptés aux mesures corrélées événement par événement.

 

 

Study of the prompt neutron–γ competition in the de-excitation of ²⁵²Cf fission fragments and design of the SHINE ionization chamber 

Abstract :

 

This thesis experimentally investigates the competition between prompt neutron and prompt γ-ray emission during the de-excitation of fragments produced in ²⁵²Cf spontaneous fission. A dedicated measurement was performed at the ALTO facility using a setup combining a twin Frisch-grid ionization chamber, the TETRA neutron counter, and nine PARIS CeBr₃/NaI phoswich detectors. The ionization chamber provides the fission tag and common timing reference, while TETRA and PARIS measure, respectively, the neutron multiplicity and prompt γ-ray spectra in coincidence with fission.

The analysis aims to reconstruct emitted observables from the measured detector distributions. The prompt γ-ray spectra are corrected for the PARIS detector response using simulated response matrices, while the emitted neutron multiplicity is reconstructed from the multiplicity measured with TETRA by accounting for the neutron detection efficiency. Combining these corrections makes it possible to study the evolution of prompt γ-ray spectra with emitted neutron multiplicity and to derive neutron–γ correlation observables.

The thesis also includes an instrumental part devoted to SHINE, a compact gaseous ionization chamber designed for future precision fission studies. The developments presented here address the choice of gas, fragment stopping in the active volume, anode segmentation, field-cage optimization through electrostatic simulations, and the initial development of the front-end electronics and their integration with the FASTER acquisition system.

This work therefore provides new experimental constraints on neutron–γ correlations in ²⁵²Cf spontaneous fission and contributes to the development of future detector systems for event-by-event correlated fission measurements.

 

Membres du jury :

- Igor TSEKHANOVICH — Rapporteur et examinateur
Professeur des universités, CNRS, LP2IB, Université de Bordeaux

- Fanny FARGET — Rapportrice et examinatrice
Directrice de recherche, CNRS, GANIL, Université de Caen

- Araceli LOPEZ-MARTENS — Examinatrice 
Directrice de recherche, CNRS, IJCLab, Université Paris-Saclay

- Joa LJUNGVALL — Examinateur
Directeur de recherche, CNRS, IPHC, Université de Strasbourg

- Guillaume SCAMPS — Examinateur
Titulaire d’une chaire de professeur junior, CNRS, L2IT, Université Toulouse Paul Sabatier