Détecteur à scintillation - Définition

Scintillateurs organiques

Les scintillateurs organiques peuvent se trouver sous la forme plastique, liquide ou cristalline.

Leur mécanisme de fluorescence est associé aux états excités des molécules. La scintillation est basée sur les électrons 2π des liaisons carbone-carbone des molécules. La lumière émise couvre généralement une spectre large dans l'UV et le visible. Des exemples de scintillateurs organiques cristallins sont le naphtalène, l'anthracène ou le p-terphényle.

Les scintillateurs organiques plastiques ou liquide sont constitués de deux composants fondamentaux : un solvant et un (ou plusieurs) soluté. Le solvant absorbe l’énergie et son excitation est transférée au(x) soluté(s) qui émet la lumière.

Les solvants rencontrés dans les scintillateurs organiques liquides sont le plus souvent le benzène, le toluène ou le xylène ; dans les scintillateurs plastiques, on trouvera l'anthracène, le trans-stilbène, la naphtaline, le polyvinylbenzène, le polyvinyltoluène, ou le polystyrène. Les solutés les plus largement utilisés pour des liquides ou des plastiques sont le p-terphényle, le DPO, le PBD, le POPOP, le BBO, ou le BPO.

Les scintillateurs plastiques sont fabriqués par des méthodes complexes de polymérisation. La présence d'impuretés peut dégrader sensiblement le rendement du détecteur.

Une propriété remarquable des scintillateurs organiques est leur réponse très rapide (quelques nanosecondes), ce qui permet de les utiliser dans des problématiques de mesures de temps (mesures de coïncidences ou de temps de vol par exemple).

Les scintillateurs organiques ayant un faible numéro atomique moyen (ils sont composés essentiellement d'atomes de carbone et d'hydrogène), ils ont une faible efficacité de détection des photons gamma. Ils sont sensibles presque uniquement à l'effet Compton. En revanche, grâce à leur forte teneur en hydrogène, ils permettent une très bonne détection des neutrons par des réactions de type (n,p).

Utilisation de scintillateurs

Les détecteurs scintillateurs sont utilisés en calorimétrie, pour des mesures de temps de vol, comme détecteurs de traces, en tant que déclencheurs ainsi que pour des compteurs veto.