Matériaux scintillateurs inorganiques

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.