Présentation

Article

1 - SCINTILLATEURS

2 - CHAMPS D’APPLICATIONS

  • 2.1 - Santé
  • 2.2 - Sécurité du territoire
  • 2.3 - Calorimétrie en physique des hautes énergies

3 - PRINCIPAUX PARAMÈTRES ET CRITÈRES DE QUALITÉ

4 - QUELS SONT LES CRITÈRES POUR CHOISIR UN SCINTILLATEUR ?

5 - INTERACTIONS AVEC LES RAYONNEMENTS IONISANTS

6 - PROCESSUS DE SCINTILLATION

7 - CONCLUSION

8 - GLOSSAIRE

9 - SYMBOLES

Article de référence | Réf : E6347 v1

Principaux paramètres et critères de qualité
Matériaux scintillateurs inorganiques

Auteur(s) : Christophe DUJARDIN

Relu et validé le 30 avr. 2018

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

RÉSUMÉ

Les matériaux scintillateurs sont des convertisseurs d’énergie utilisés dans une grande variété d’applications. Ce domaine scientifique est à l’interface entre chimie, physique du solide et ingénierie de la détection. Cet article décrit le concept de scintillation, les critères de qualité de ces matériaux en fonction des performances attendues et donc des applications. Il se focalise ensuite sur les processus complexes de relaxation d’énergie qui permettent, à partir de l’absorption d’un rayonnement ionisant de plusieurs keV l’émission de centaines ou milliers de photons de quelques eV. Quelques recherches actuelles sont décrites en guise de conclusion.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

ABSTRACT

Inorganic scintillating materials

Scintillating materials can be viewed as energy converters. They are used in a wide range of applications. The science involved spans materials chemistry, solid-state physics and detection engineering. This article describes the scintillation concept, the quality criteria for these materials with respect to expected performance, and applications. A focus is made on the complex energy relaxation processes, which allow the conversion of ionizing radiation of several keV into hundreds or thousands of visible photons of a few eV. To conclude, a few important ongoing research topics are described.

Auteur(s)

  • Christophe DUJARDIN : Professeur Institut Lumière Matière – UMR 5306 CNRS-Université Lyon 1, Villeurbanne, France

INTRODUCTION

Voir l’invisible, c’est le rôle principal du scintillateur qui convertit en lumière visible l’énergie déposée par des photons X, γ, mais également par des électrons et des neutrons. Chaque flash de lumière ainsi généré pourra donc être détecté par un photodétecteur. Le scintillateur est donc une pièce maîtresse des détecteurs de rayonnements dits ionisants. Il est largement utilisé dans les secteurs du médical, de la sécurité ou bien de l’exploration pétrolière. Il existe une très grande variété de matériaux scintillateurs. Certains sont arrivés à maturité technologique et sont commercialisés en grande quantité, d’autres sont plus exploratoires, développés dans les laboratoires de recherche. Cette large variété de choix s’explique de par la grande variété de paramètres et critères requis pour les différentes applications.

Après une introduction sur la définition de la scintillation et de ses modes d’utilisation, l’article décrit les grands champs d’applications et les secteurs sociétaux associés. Il vise ensuite à expliquer au lecteur, utilisateur potentiel de matériaux scintillateurs, le rôle et l’impact de ses différents critères de qualité. Il propose ensuite une approche pour hiérarchiser l’importance de ces paramètres en fonction de l’application visée, puis traite du mode d’interaction entre les différents rayonnements ionisants et le matériau. Ce dernier est également important pour la sélection du matériau en fonction de l’application. Dans un second temps, les fondements théoriques des processus de relaxation de l’énergie d’excitation sont décrits. Les processus étant relativement complexes, cette approche n’est pas nécessaire pour appréhender la première. Néanmoins, la compréhension fine des processus devient utile pour les utilisateurs orientés sciences des matériaux. En effet, optimiser les performances et les procédés d’élaboration nécessitent une vision relativement globale de cet ensemble de processus de relaxation et transferts d’énergie, ainsi que de luminescence, car de petites modifications de matériaux peuvent aboutir à de grandes modifications de performances. Enfin, la conclusion traite des développements et recherches les plus récentes.

Un glossaire et un tableau des symboles utilisés sont présentés en fin d’article.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

KEYWORDS

medical imaging   |   ionizing radiation detection   |   energy convecters

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-e6347


Cet article fait partie de l’offre

Technologies pour la santé

(130 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

3. Principaux paramètres et critères de qualité

Le matériau scintillateur est donc un élément d’une chaîne de détection. La grande variété d’applications dans lesquelles ils sont utilisés implique des performances souvent différentes. Ainsi, sont listées ci-dessous, plus ou moins par ordre d’importance, les principales caractéristiques d’un scintillateur. Nous discutons également de leurs impacts dans la chaîne de détection.

3.1 Réponse temporelle

La réponse temporelle de scintillation correspond au profil temporel de l’impulsion lumineuse faisant suite à une interaction avec une particule ionisante. On attribue souvent un chiffre à cette réponse. Ce chiffre correspond la plupart du temps au temps de déclin naturel τ lorsque le profil temporel du signal s’exprime sous la forme :

Il y a néanmoins lieu d’être extrêmement vigilant avec ce chiffre. En effet, cette manière de présenter une réponse temporelle s’inspire de pratiques issues du domaine de la photoluminescence, où le plus grand nombre de situations se traduit par une décroissance temporelle en simple exponentielle comme exprimée ci-avant. Il en est généralement tout autrement lorsque la source d’excitation est un rayon ionisant. En effet, comme il sera montré au paragraphe 6 détaillant le processus de scintillation, il arrive fréquemment que des phénomènes d’extinction rendent le déclin très non exponentiel. D’autre part, des phénomènes de piégeages induisent la plupart du temps des composantes longues, voire très longues, nommées post-luminescence ou luminescence persistante (on parle dans la littérature anglo-saxonne d’afterglow). On exprime souvent en % du signal à t = 0 après x secondes (même...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Technologies pour la santé

(130 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Principaux paramètres et critères de qualité
Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - SHIMIZU (S.) et al -   *  -  NIM-A, 537, p. 57-60 (2005).

  • (2) - BIRKS (J.B.) -   The theory and practice of scintillation counting.  -  Oxford, UK, Pergamon (1964).

  • (3) - RODNYI (P.) -   Physical process in inorganic scintillators.  -  CRC press, Boca Raton, New York, États-Unis (1997).

  • (4) - KNOLL (G.) -   Radiation detection measurements.  -  Wiley (2000).

  • (5) - BETHE (H.) -   Annalen des physik.  -  397, p. 99325-99400 (1930).

  • (6) - LECOQ (P.), ANNENKOV (A.), GEKTIN (A.), KORZHIK (M.), PEDRINI (C.) -   Innorganic scintillators for detector systems.  -  Spinger, Berlin (2006).

  • ...

1 Sites Internet

Calcul des spectres de transmission des matériaux https://www.researchgate.net/publication/275207314_ANALYSE_DES_SPECTRES_DE_TRANSMITTANCE_DES_COUCHES_MINCES_PAR_UNE_MODELISATION_MATHEMATIQUE_APPROPRIEE

HAUT DE PAGE

2 Événements

SCINT, International Conference on Inorganic Scintillator and their Applications. Cette conférence internationale a lieu tous les deux ans http://Scint.univ-lyon1.fr

HAUT DE PAGE

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Technologies pour la santé

(130 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS