Application à la détection des rayonnements ionisants
Procédé de fabrication de fibres monocristallines

Les cristaux scintillateurs sont utilisés dans plusieurs techniques d'imagerie médicales, ainsi que dans de nombreux dispositifs de détection de rayonnements à haute énergie. On les rencontre en physique des hautes énergies, physique nucléaire, et dans une large gamme d'applications médicales et industrielles, notamment pour l'imagerie par rayons-X et rayons gamma.

Les matériaux scintillateurs ont pour rôle d'absorber les rayonnements ionisants et de restituer des photons dans le domaine UV-visible, facilement détectables par les photo-détecteurs standards. Ces photocapteurs : photomultiplicateurs, photo diodes, cmos, ... convertissent l'énergie lumineuse en signal électrique qui est ensuite traité par des chaînes électroniques. Un système d'acquisition, couplé à un ordinateur, permet alors le traitement du signal et, pour la plupart des applications, une reconstruction de l'image.

Il est important à ce stade de présenter les critères majeurs de qualité de ces matériaux :

• le pouvoir d'arrêt. Un point important puisqu'il traduit la capacité du matériau à absorber le rayonnement ionisant. Pour augmenter l'absorption, on choisira préférentiellement des matériaux de haute densité ou, à défaut, on augmentera son épaisseur (longueur) ;

• le rendement de scintillation, autre paramètre important. Il traduit le nombre de photons émis par photon de haute énergie absorbé. L'unité généralement utilisée est le nombre de photons/MeV ;

• le déclin de scintillation. Il traduit le temps mis par les matériaux à émettre les photons après l'absorption d'une particule, ou d'un photon ionisant. Selon les matériaux, les temps caractéristiques peuvent aller de la ns à la ms.

Bien sûr, compte tenu de la grande variété d'applications, on privilégiera tel ou tel paramètre, en fonction des performances d'appareillage recherchées. D'autres contraintes, telles que la stabilité mécanique ou chimique, la résistance au radiation, peuvent également être prises en compte  ...