Technique de la particule associée
Détection neutronique de matières illicites avec la technique de la particule associée

La technique de la particule associée (TPA) est une méthode d'interrogation de la matière par des neutrons rapides produits avec un accélérateur. Initialement mise en œuvre dans les expériences de physique, les applications hors laboratoire ont été rendues possibles à la fin des années 1990 avec l'apparition de tubes scellés à particule associée transportables, produisant des neutrons de 14 MeV par réaction de fusion deutérium-tritium t(d, n)α (figure 1). Avec chaque neutron, une particule alpha est émise approximativement à 180^o et sa mesure par un détecteur à localisation permet de déterminer la direction d'émission du neutron associé. L'angle solide des neutrons ainsi « signés » ou « marqués » (le terme consacré en anglais est tagged neutron  ) est déterminé par la taille du détecteur alpha. Le faisceau de neutrons marqués peut être subdivisé en sous-faisceaux pour interroger différentes régions de l'espace.

Outre la direction d'émission du neutron, son temps de vol jusqu'à son interaction dans le milieu interrogé est aussi déterminé grâce au temps de coïncidence entre la détection alpha et celle du rayonnement gamma ou neutronique induit par le neutron. Cela permet de remonter à la position de l'interaction dans l'objet inspecté. Outre l'intérêt intrinsèque de cette capacité d'inspection 3D, notamment pour le couplage avec l'imagerie photonique, cela permet de maximiser le rapport entre le signal utile de la zone d'intérêt et le bruit induit en dehors de celle-ci, d'où une meilleure sensibilité par rapport aux autres techniques d'interrogation neutronique. Des générateurs transportables deutérium-deutérium ou deutérium-tritium, comme ceux des figures 1 ou 2 mais non équipés de détecteur alpha, présentent une émission isotrope, ce qui impose d'utiliser un collimateur neutronique lourd et volumineux. En outre, la profondeur d'interaction n'est plus accessible sans la mesure du temps de vol neutronique. Les alternatives que pourraient constituer des sources isotopiques (²⁵²Cf, AmBe, etc.) nécessitent, elles aussi, l'usage d'un collimateur et, par ailleurs, leur émission est permanente, a contrario de celle des générateurs qui peut être arrêtée instantanément dès lors que la haute tension...