Spectres

L'interaction des photons avec la matière se fait soit par effet photoélectrique, par effet Compton ou par création de paires (ou matérialisation). Quel que soit le processus initial, l'énergie incidente est transmise totalement ou partiellement à un électron du matériau du détecteur. Les interactions successives de ce dernier créent dans le semi-conducteur un nombre de paires électron-trou proportionnel à l'énergie initialement transférée.

La collection de ces charges aux bornes du détecteur génère des impulsions électriques d’amplitude proportionnelle à l’énergie des électrons primaires mis en mouvement : l’ensemble de ces informations constitue le spectre en énergie qui se caractérise en particulier par les pics d’absorption totale (position = énergie, surface = activité) correspondant à l'absorption de toute l'énergie incidente, par un seul effet photoélectrique ou par une succession d'effets.

Exemples de différentes interactions d’un photon dans un détecteur :
1 – Absorption totale : contribue au pic d’absorption totale
2 – Diffusion Compton et échappement du photon diffusé : contribue au fond continu
3 – Effet de matérialisation + échappement d’un photon de 511 keV : contribue au pic de simple échappement

Outre le pic d’absorption totale, les spectres comportent un fond (correspondant à des transferts partiels de l’énergie des photons incidents) et des pics de simple et double échappement (consécutifs à l'effet de matérialisation, si l’énergie est supérieure à 1022 keV)


Spectre correspondant à des photons incidents d’énergie E < 1022 keV 1 : pic d’absorption totale 2 : diffusions	Spectre correspondant à des photons incidents d’énergie E > 1022 keV

L’intensité relative des différents composants du spectre dépend du volume de détection et de l’environnement du détecteur.

Résolution en énergie

Le nombre de paires électron-trou (porteurs de charge) créées obéit à une loi statistique qui contribue à un élargissement gaussien des pics d'absorption totale. Outre cette composante statistique, des effets dus à l’électronique et à la collection des charges induisent une variation de l’amplitude des impulsions enregistrées et entraînent également un étalement des pics.

La performance d’un détecteur se caractérise en particulier par sa résolution énergétique, ΔE, ou largeur à mi-hauteur des pics (FWHM = full width at half maximum) qui influe sur le pouvoir séparateur et les limites de détection. La résolution dépend de l'énergie des photons incidents et du matériau du détecteur. Le pouvoir de résolution du détecteur est le rapport ΔE/E (%).

Les informations de la largeur du pic au dixième (FWTM : full width at tenth maximum) et au cinquantième (FWFM : full width at fiftieth maximum) de sa hauteur sont également des caractéristiques complémentaires sur la forme des pics, en particulier vers leur base.