scintillateurs

Les scintillateurs sont des matériaux qui émettent de la lumière lorsqu’ils sont irradiés par des particules ionisantes ou des rayons gamma. L’énergie déposée par l’interaction est convertie en états excités et, lors de leur retour à l’état fondamental, des photons lumineux sont émis. Cette lumière est ensuite détectée par un photodétecteur (photomultiplicateur, diode avalanche ou SiPM) qui convertit l’impulsion lumineux en signal électrique exploitable pour mesurer l’énergie et le temps des événements.

On distingue principalement les scintillateurs solides inorganiques, les scintillateurs organiques et les scintillateurs liquides. Les cristaux inorganiques comme NaI(Tl), CsI(Tl) ou BGO présentent des densités et des moments d’absorption élevés, ce qui les rend efficaces pour la détection des rayons gamma; les scintillateurs organiques (plastiques ou liquides) offrent des temps de réponse très courts et sont utiles pour des applications à comptage rapide; les scintillateurs liquides sont utilisés dans certaines mélangeants et expériences spécifiques. Chaque matériau se caractérise par un rendement lumineux, une spectre d’émission, un temps de déclin et une densité qui orientent son choix selon l’application.

Les systèmes de détection associent souvent le scintillateur à des photodétecteurs et à des systèmes électroniques qui analysent l’énergie déposée et le temps d’interaction. Les scintillateurs jouent un rôle clé en médecine (imagerie par émission de positons et gamma caméra), en physique des particules (calorimétrie, détection de rayonnements), en sécurité et en monitoring environnemental.

Sur le plan historique, les scintillateurs ont été développés dans les années qui ont suivi l’invention des compteurs à scintillation, avec NaI(Tl) devenant l’un des matériaux les plus utilisés en raison de son rendement et de sa sensibilité.