Amostras de nitrato de potássio e enxofre natural foram irradiadas no núcleo do reator de pesquisas IEA-R1 do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, IPEN/CNEN-SP, operando entre 3,5 e 5 MW de potência, para determinar as secções de choque térmicas e integrais de ressonância das reações 34S(n,)35S e 42K(n,)43K. O fluxo de nêutrons foi monitorado com ligas ouro-alumínio. As atividades induzidas nos alvos de ouro-alumínio e nitrato de potássio foram medidas com um detector semicondutor de germânio hiper puro; as atividades dos alvos de enxofre foram determinadas com um sistema de coincidências 4\\pi\\beta - \\gamma. Os efeitos de depressão de fluxo, autoblindagem e autoabsorção nos alvos foram corrigidos com base em simulações com o método de Monte Carlo por meio do programa MCNP. O programa PENELOPE, também baseado no método de Monte Carlo, foi modificado para simular o comportamento do sistema de coincidências 4\\pi\\beta - \\gamma. O formalismo de Westcott e o método da razão de cádmio foram usados para determinar os fluxos de nêutrons térmicos e epitérmicos, assim como as secções de choque térmicas e integrais de ressonância de ambos nuclídeos. Foi efetuado um tratamento estatístico das incertezas envolvidas e determinadas as covariâncias entre os resultados, incluindo aquelas decorrentes das incertezas do padrão de referência (ouro). As reações 34S(n,)35S e 42K(n,)43K apresentaram, respectivamente, seções de choque térmicas de 228(14) mb e 44,8(9) b, e integrais de ressonância de 144(6) mb e 1635(75) b. Estes resultados são incompatíveis com aqueles obtidos com cálculos teóricos. A seção de choque térmica da reação 34S(n,)35S concorda com valores obtidos por outros autores, dentro das incertezas experimentais. / Samples of potassium nitrate and natural sulphur were irradiated in the IPEN/CNEN-SP IEA-R1 research reactor core, operating between 3.5 and 5 MW, to determine the thermal neutron cross sections and resonance integrals of 34S(n,)35S and 42K(n,)43K reactions. The neutron flux was monitored with gold-aluminium alloy. The activities induced in targets of gold-aluminium and potassium nitrate were measured with a high purity germanium detector. Sulphur targets activities were determined with a 4\\pi\\beta-\\gamma coincidences system by the tracer method. Flux depression, self-shielding and self-absorption in the targets was evaluated by simulations using the MCNP software. The PENELOPE software, also based on Monte Carlo method, was modified to simulate the behavior of the 4\\pi\\beta-\\gamma coincidence system. The Westcott formalism and the cadmium ratio method were used to determine epithermal and thermal neutrons flux as well as the thermal cross sections and resonance integrals of both nuclides. A statistical analysis of the uncertainties was performed and the covariance between the results was determined, including those arising from the uncertainties of the gold reference standard. The results were compared with experimental values and theoretical predictions obtained by other authors. The 34S(n,)35S and 42K(n,)43K reactions had, respectively, thermal cross sections of 228(14) mb and 44.8(9) b, and integral resonances of 144(6) mb and 1635(75) b. These results are incompatible with the obtained with theoretical calculations. The 34S(n,)35S reaction thermal cross section agrees with values obtained by other authors, within the experimental uncertainties.

Le travail présenté dans ce manuscrit regroupe deux études de spectroscopie γ. La première concerne les isomères des noyaux de néodyme autour de N=82. Ces noyaux, lorsqu’ils sont étudiés par des modèles de type Cranked-Nilsson-Strutinsky, présentent des états énergétiquement favorisés. Ils sont autant de candidats pour la recherche d’isomères de spin. Expérimentalement, un certain nombre d’états isomériques ont déjà été observés dans les noyaux de 138,139,140Nd sur lesquels porte cette étude. Afin de mieux caractériser ces états, une expérience a été menée en août 2009 à Jyväskylä auprès de l’ensemble de détection JUROGAM-RITU-GREAT. La réaction de fusion-évaporation 48Ca + 76Zr 144Nd* réalisée avec une cible mince a permis de produire majoritairement les noyaux 139,140Nd. Les noyaux produits, transportés au plan focal par le spectromètre RITU, sont implantés et le rayonnement émis par la décroissance des isomères est ensuite recueilli par l’ensemble de détection GREAT. Nous développerons l’analyse complète de cette expérience et nous montrerons les résultats émergents. Nous avons, par exemple, pu montrer l’alimentation du niveau 20+ de 140Nd ainsi que le placement énergétique du niveau isomérique du noyau 139Nd. La deuxième partie de ce travail s’articule autour de la recherche de la symétrie tétraédrique dans le noyau 156Gd. Cela a consisté à la fois en un travail de spectroscopie γ des bandes de parité positive de ce noyau, laquelle a fait émerger un certain nombre de nouvelles transitions. Le deuxième volet de cette étude consistait à simuler dans l’environnement ROOT - GEANT4 le seuil d’observation des signaux faibles avec le détecteur de rayonnements γ de nouvelle génération AGATA / Major part of this work is about the realization and complete analysis of an experiment for study of isomeric states in 138,139,140Nd nuclei. This was performed at Jyväskylä laboratory (Finland) using a fusion-evaporation reaction with 48Ca beam on a thin 96Zr target. Experimental setup consisted in the target position gamma ray detector JUROGAM II which was coupled with the RITU recoil separator and the GREAT focal plane detector array. This particularly well adapted setup permit to manage γ spectroscopy of the interest nuclei around isomeric states. Indeed, we used prompt-delayed matrix to separate rays that come onto isomeric states and these who decay from them. Then, correlations between the two components permit to establish feeding transitions of isomeric states. During this experiment, a new isomeric state was also highlighted in 139Nd with spin 23/2+, which was predicted and interpreted in Cranked-Nilsson-Strutinsky calculation. Finally, very clean time spectra allow to determine precisely life-time of four states in four nuclei. This PhD is also made of a part of analyze on experimental search for fingerprints of tetrahedral symmetry in 156Gd using high fold gamma ray spectroscopy. Thanks to a large number of triple coincidence events, we managed a detailed spectroscopy of this nucleus. Particularly, we found out 13 new transitions in positive parity bands. As a complement of this work, we have done GEANT4 simulations about the detection limit of weak intensity transitions by AGATA multidetector. Indeed, tetrahedral symmetry predicts vanishing of E2 transitions at lower spin states and simulations permit to determine observation limit of these transitions with different version of AGATA

Actuellement, le noyau de l'atome sert dans diverses utilisations courantes. Pourtant, notre compréhension que de cet objet n'est pas complète. C'est pourquoi la recherche nucléaire est nécessaire. Parmi cet ensemble vaste, ce manuscrit s'intéresse à l'étude des changements de forme dans les isotopes riches en neutrons des séries Ru et Sr. Le sujet est d'abord cerné dans un chapitre de concepts théoriques de la physique nucléaire. Un second chapitre décrit l'expérience permettant de produire les isotopes d'intérêt. Cette expérience de spectroscopie gamma est réalisée avec un multidétecteur HPGe composé à partir d'EXOGAM et complété de cristaux GASP et LOHENGRIN. Cette expérience consiste en la fission du 241Pu induite par neutrons froids fournis par le réacteur de l'Institut Laue Langevin. Elle fait partie de la campagne EXILL. Le deuxième chapitre traite également de la pré-analyse des données. Après avoir montré les effets d'une pré-sélection des événements en multiplicité, les résultats obtenus concernant les isotopes 108Ru à 115Ru, et 92Sr à 96Sr sont abordés dans le troisième chapitre. Enfin, le quatrième chapitre replace ces résultats dans des ensembles plus larges des parties riches en neutrons des deux séries. Ces séries sont également replacées dans le contexte de leur région de masse.La région d'intérêt est riche en changement de forme, avec l'enrichissement neutronique ou avec l'excitation des noyaux. Ces changements sont plutôt bien décrits par certains modèles, mais ces derniers peinent encore à en décrire les limites. Leurs déterminations précises est essentielle pour contraindre les modèles / Nowadays, the atomic nucleus is used in a variety of common way. Nevertheless, this object is not fully understood yet. This is why nuclear physics research is still needed. Among the large number of nuclear physics topics, this work is interested in the study of shape changes in neutron rich Ru and Sr isotopes. The subject is figured out in the first chapter, dealing with theoretical concepts about nuclear physics. A second chapter describes the experiment permitting to produce the isotopes of interest. This gamma-ray spectroscopy experiment has been realized with a HPGe multidetector made from EXOGAM and completed by GASP and LOHENGRIN detectors. This experiment consists of the cold neutron, supplied by the reactor of the Institute Laue Langevin, induced fission of 241Pu. This experiment is a part of the EXILL measurement campaign. The second chapter also deals with the data pre-analysis of this experiment. After showing the effects of a multiplicity cut on event preselection, the obtained results concerning 108Ru to 115Ru and 92Sr to 96Sr isotopes are presented on the third chapter. Finally, the fourth chapter puts these results in a wider part of the neutron rich side of both series. These last ones are also placed in their mass region context.The region of interest is rich in shape change, whether with neutronic enrichment or with excitation energy. These changes are rather well described by certain models, but the latter still have difficulty to describe the limits. Their precise determinations by experiment is essential to constrain models

To analyse drill samples in a mine, a scanner that uses a gamma ray detector can be used. The scanner can analyse the drill sample to quickly see the elements present in the sample without destroying it. To improve the performance of the scanner, the electric signal from the detector needs to be less noisy, and different pulse shaping methods, filters and smoothers can be used on the sampled data to achieve an improved performance. In this master thesis, the electric noise model of the electronics around the detector was modeled, and analysed. Different pulse shaping method, filters and smoothers was also tested to see which method gave the best performance in FWHM sense. The Full Width at Half Maximum (FWHM) is the energy resolution of a detector, and is defined as the full width of a photopeak at the half maximum. The noise model of the schematic for the preamplifier was made by hand with support from MATLAB. The resulting noise model was compared between MATLAB and LTspice, and the conclusion is that the JFET is the main contributor of the significant noise, contributing to 98 % of the total noise at 10 GHz. The adopted filters and pulse shaping method are, matched filter, custom filter, CR-RC shaping, mean filter, median filter and clustering. The results from the tests indicated that custom filter with a FWHM of 1.96 keV and CR-RC with a FWHM of 1.67 keV shaping were more accurate than the matched filter with the FWHM of 5.1 keV. But the results also showed that it is important to take into account the waveform variance, due to inherent properties in the detector, with this consideration the FWHM of CR-RC shaper was improved from 2.29 keV to 1.67 keV. The clustering method was the most promising method but due to time constraints this method was never fully tested and no FWHM value was achieved.

Dédié à l’étude de l’astronomie gamma, le satellite Fermi a été lancé le 11 juin 2008. Il comporte à sonbord l’instrument Large Area Telescope (LAT), sensible au rayonnement gamma dans la gamme d’énergie de20 MeV à 300 GeV. Bien que la nébuleuse du Crabe ait été étudiée dans la gamme d’énergie 70 MeV à 30GeV couverte par son précédesseur, l’expérience CGRO-EGRET, aucune nébuleuse n’a jamais été clairementidentifiée dans le domaine des rayons gamma de haute énergie jusqu’au lancement de Fermi.Les pulsars alimentent les nébuleuses qui les entourent par l’injection permanente d’un vent d’électrons etpositrons relativistes qui, accélérés au niveau de l’onde de choc délimitant les nébuleuses de pulsars, émettentun rayonnement pouvant être observé dans les différents domaines du spectre électromagnétique, et notammentdans le domaine des rayons gamma de haute énergie.Les données recueillies par le Fermi-LAT au cours des deux premières années de mission ont désormaispermis la détection et l’identification de trois nébuleuses et de leurs pulsars associés (nébuleuses du Crabe, deVela-X et de MSH 15-52) ainsi que de la nébuleuse de pulsar HESS J1825-137 découverte par les instrumentsau sol dédiés à l’astronomie gamma de très haute énergie.Les résultats des analyses temporelle, spectrale et morphologique réalisées sur les systèmes pulsars/nébuleuses détectés par le LAT sont exposés dans ce manuscrit. La synthèse des études systématiquesréalisées (i) dans les régions comportant un pulsar émetteur en rayons gamma et (ii) dans les régions comportant une source émettrice de rayons gamma de très haute énergie étant identifiée en tant que nébuleuse depulsar ou candidate en tant que telle, sont également présentés dans cette thèse. Ces études apportent de nouvelles contraintes sur les propriétés physiques des sources ainsi que sur les mécanismes de rayonnement mis enjeu dans la magnétosphère des pulsars et au sein de leurs nébuleuses. / The Fermi Gamma-ray Space Telescope was launched on 2008 June 11, carrying the Large Area Telescope(LAT), sensitive to gamma-rays in the 20 MeV – 300 GeV energy range. The Crab Nebula had been detectedand studied in the 70 MeV – 30 GeV band using the CGRO-EGRET experiment, but no pulsar wind nebula(PWN) had ever been firmly identified in the high energy gamma-ray domain.PWNe are powered by the constant injection of a relativistic wind of electrons and positrons from theircentral pulsars. These charged particles are accelerated at the shock front forming the PWN and emit photons which can be observed along the entire electromagnetic spectrum, including the high energy gamma-raydomain.Data provided by the Fermi-LAT during the first two years of the mission have allowed the detection andthe identification of three PWNe and their associated pulsars (Crab Nebula, Vela X and MSH 15-52) as well asthe PWN HESS J1825-137 discovered by ground-based experiments sensitive to very high energy gamma-rays.Results of temporal, spectral and morphological analyses of the pulsar/PWN systems detected by Fermi-LAT, as well as results of systematic studies performed (i) around every gamma-ray pulsar detected by the LATand (ii) around every very high energy source identified as a PWN or a PWN candidate are presented in thisdissertation. These studies bring new insights and constraints on the physical properties of the sources as wellas on emitting processes in pulsar magnetospheres and in PWNe.

Les sources transitoires sont souvent associées aux phénomènes les plus violents de l’Univers, où l’accélération de hadrons peut avoir lieu. Parmi ces sources, les sursauts gamma, les noyaux actifs de galaxie ou encore les supernovae à effondrement de coeur sont des candidats prometteurs pour la production de rayons cosmiques et de neutrinos de haute énergie. Le télescope ANTARES, situé au fond de la Méditerranée, a pour but de détecter ces neutrinos, qui pourraient révéler la présence d’une source de rayons cosmiques. Cependant, pour augmenter la sensibilité aux sources transitoires, une méthode basée sur le suivi multi-longueur d’onde d’alertes neutrino a été développée au sein de la collaboration ANTARES. Ce programme, TAToO, permet de déclencher un réseau de télescopes optiques et l’instrument XRT du satellite Swift seulement quelques secondes après la détection d’un neutrino par ANTARES. Les télescopes commencent un programme d’observation de la région du ciel correspondante pour tenter de détecter une contrepartie optique ou X à l’évènement neutrino. Les travaux présentés dans cette thèse portent sur le développement et la mise en place d’un programme d’analyse d’images optiques, ainsi que sur l’analyse de données optiques et X obtenues lors des observations par les différents télescopes, pour identifier des sources transitoires rapides, telles que les émissions rémanentes de sursauts gamma, ou lentes, telles que les supernovae à effondrement de coeur. / Transient sources are often associated with the most violent phenomena in the Universe, where the acceleration of hadrons may occur. Such sources include gamma-ray bursts (GRBs), active galactic nuclei (AGN) or core-collapse supernovae (CCSNe), and are promising candidates for the production of high energy cosmic rays and neutrinos. The ANTARES telescope, located in the Mediterranean sea, aims at detecting these high energy neutrinos, which could reveal the presence of a cosmic ray accelerator. However, to enhance the sensitivity to transient sources, a method based on multi-wavelength follow-up of neutrino alerts has been developed within the ANTARES collaboration. This program, denoted as TAToO, triggers a network of robotic optical telescopes and the Swift-XRT with a delay of only few seconds after a neutrino detection. The telescopes start an observation program of the corresponding region of the sky in order to detect a possible electromagnetic counterpart to the neutrino event. The works presented in this thesis cover the development and implementation of an optical image analysis pipeline, as well as the analysis of optical and X-ray data to search for fast transient sources, such as GRB afterglows, and slowly varying transient sources, such as CCSNe.

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La dosimétrie en réacteur permet de déterminer la fluence neutronique reçue pendant une irradiation et d’en caractériser le spectre (distribution énergétique des neutrons). Cette technique s’appuie sur la mesure de l’activité de dosimètres irradiés, constitués de métaux purs ou d’alliages. La mesure d’activité de ces échantillons est réalisée par spectrométrie gamma et X sur des rayonnements de faibles énergies (< 100 keV) et s’appuie actuellement sur un dosimètre étalon adapté et validé spécifiquement pour les conditions de mesure. Le but de la thèse est de s’affranchir de cette étape et de pouvoir mesurer directement l’activité des dosimètres. L’étude a concerné spécifiquement les dosimètres en niobium et en rhodium qui sont utilisés pour caractériser la signature des neutrons d’énergie autour de 1 MeV. Ils sont respectivement activés en Nb-93m et 1Rh-103m. Ces deux radionucléides se désintègrent par une transition gamma en émettant principalement des photons XK d’énergie autour de 20 keV, sur lesquels s’appuie la mesure d’activité en spectrométrie. Or, du fait de leur faible énergie, ces rayonnements présentent de nombreuses difficultés pour être analysés avec précision. Les différents paramètres nécessaires à la quantification de l’activité des dosimètres, avec une incertitude relative de l’ordre de 2 %, ont été étudiés en détails. Les travaux ont d’abord porté sur l’étalonnage en rendement des détecteurs au germanium hyper-pur (GeHP) dans la gamme d’énergie comprise entre 11 keV et 150 keV. Ceci constitue une étape cruciale dans la détermination de l’activité et s’avère délicate dans la gamme d’énergie considérée. L’approche expérimentale, utilisant des sources ponctuelles étalons, a été couplée à des modélisations semi-empiriques et à des simulations des interactions rayonnements-matière par des méthodes Monte Carlo (PENELOPE et GEANT4). Ces dernières ont permis d’approfondir l’étude du phénomène de diffusion des photons en basse énergie, aux alentours de 20 keV, qui interfère avec les pics d’absorption totale dans les spectres et perturbe leur analyse. Dans un second temps, les simulations de Monte Carlo ont également été utilisées pour établir les facteurs de corrections nécessaires à la mesure des dosimètres : auto-absorption du rayonnement dans le matériau et changement de géométrie entre les conditions d’étalonnage (source ponctuelle) et les conditions de mesure (échantillon métallique massif). Le phénomène de fluorescence lié à la présence d’impuretés (dans le matériau du dosimètre ou créées lors de l’irradiation en réacteur) a été étudié et les facteurs de corrections à appliquer pour en tenir compte ont été établis. Les données du schéma de désintégration, en particulier les intensités d'émission des rayons X, sont les principales composantes de l'incertitude sur la valeur d'activité des dosimètres. Les intensités d'émission X font rarement l'objet de mesures expérimentales, le plus souvent, leurs valeurs découlent du schéma de désintégration et des données fondamentales nucléaires et atomiques de l'élément tels les coefficients de conversion interne et le rendement de fluorescence. Plusieurs expériences ont été menées pour fournir de nouvelles données expérimentales. Les coefficients d’atténuation massique et les rendements de fluorescence K du niobium et du rhodium ont été déterminés en utilisant un rayonnement photonique monochromatique sur le synchrotron SOLEIL. Les intensités d’émission du Rh-103m ont été mesurées suivant deux approches, l’une à partir de rhodium activé au réacteur ISIS et l’autre à partir d’une solution de palladium-103. Toutes ces nouvelles valeurs sont comparées aux données publiées et le schéma de désintégration du Rh-103m est discuté. / Reactor dosimetry is used to determine the neutron fluence during an irradiation and to characterize its spectrum (neutron energy distribution). This technique is based on the analysis of the activity of irradiated dosimeters, made of pure metals or alloys. The activity measurement of these samples is performed by gamma and/or X-ray spectrometry and is currently based on specific standard dosimeters, validated for the measurement conditions. The goal of the thesis is to avoid this calibration step and to be able to directly measure the activity of the sample. The study focused specifically on niobium and rhodium dosimeters which are used to characterize neutrons in the energy range around 1 MeV. Their activation produces 93mNb and 103mRh, respectively. These two radionuclides decay through an isomeric gamma transition, emitting mainly K X-rays with energies around 20 keV, on which the spectrometric activity measurement is based. However, owing to their low energy, these X-rays are particularly difficult to measure accurately. The various parameters required to determine the activity of the dosimeters, with a relative standard uncertainty of around 2%, were studied in detail. The work initially focused on the calibration of hyper-pure germanium (HPGe) detectors in the energy range between 11 keV and 150 keV. This is a crucial step in determining the activity of a radionuclide sample and is difficult to achieve in the energy range of interest. The experimental approach, using standard point sources, was coupled with semi-empirical modelling and simulations of radiation-matter interactions by Monte Carlo methods (PENELOPE and GEANT4). These methods have made it possible to study in detail the photons scattering at low energy, around 20 keV, which interferes with the full-energy peaks in the spectra and disturbs their analysis. In a second step, Monte Carlo simulations were used to calculate the correction factors needed to derive the dosimeter activity: self-absorption of photons in the dosimeter material and the geometry change between the calibration conditions (point source) and the measurement conditions (solid metal sample). The fluorescence induced by impurities (in the dosimeter material or created during irradiation in the reactor) was studied and the correction factors to be applied were established. Radioactive decay data, particularly photon emission intensities, are the main components of the uncertainty in dosimeter activity results. X-ray emission intensities are rarely measured experimentally and most often their values are calculated from fundamental parameters i.e. internal conversion coefficients and fluorescence yields, and a balanced decay scheme, of the nuclide. Several experiments were designed to provide new experimental data. The mass attenuation coefficients and K fluorescence yields of niobium and rhodium were determined using a monochromatic photon beam at the SOLEIL synchrotron facility. The photon emission intensities of 103mRh were measured using two approaches, one from rhodium activated at the ISIS reactor and the other from a solution of palladium 103. All these new values are compared with previously published data and the decay scheme of 103mRh is discussed.

This dissertation focuses on irradiations of a spallation set-up consisting of more than half a ton of natural uranium that were executed by a 660 MeV proton beam at the Joint Institute for Nuclear Reserch in Dubna. Two types of irradiations were arranged: with and without lead shielding. Both types were arranged with threshold activation detectors (Al-27, Mn-55, Co-59, and In-nat) located throughout the whole set-up both in horizontal and vertical positions and activated by secondary neutrons produced by spallation reaction. The threshold activation detectors were analysed by the method of gamma-ray spectroscopy. Radionuclides found in the threshold detectors were analysed and reaction rates were determined for each radionuclide. Ratios of the reaction rates were determined from irradiation of the set-up with and without lead shielding. Subsequently, the neutron spectra generated inside the spallation target at different positions were calculated using Co-59 detector. The experimental results were compared with Monte Carlo simulations performed using MCNPX 2.7.0.

Title: Diffusion of native defects and impurities in CdTe/CdZnTe. Author: Lukáš Šedivý Author's e-mail address: luky.sedivy@seznam.cz Department: Institute of Physics of Charles University Supervisor: Doc. Ing. Eduard Belas, CSc. Supervisor's e-mail address: belas@karlov.mff.cuni.cz Abstract: In this thesis, the influence of structural defects on the electrical and de- tection characteristics of CdTe material was investigated. The performed research fo- cused on the reduction of structural defects in the material by annealing in Cd or Te vapor, while preserving acceptable features for X-ray and γ-ray detection. The mate- rial was characterized by measurement of the electrical resistivity and concentration and mobility of free carriers. Tellurium and cadmium inclusions were studied using infrared microscope. The static and dynamic properties of defect structures at high temperatures and de- fined Cd pressures was investigated, as well, and chemical diffusion coeficients describing the dynamic properties of these defects were experimentally determined. Keywords: monocrystal CdTe, structural defects in semiconductors, annealing in Cd or Te, chemical diffusion coefficient, γ-ray detectors. 1