scintillateur

[invite4bf7373f]

Encore une question pour la route? ^^

J'ai une petite idée pour la réponse ,mais je n'ai trouvé de réponse claire nulle part, je viens donc chercher la lumière par ici.

J'utilise un photomultiplicateur, en amont duquel il y a un scintillateur, pour la détection de photon. Le scintillateur détecte un photon, et réément un photon... On est en droit de se demander l'intérêt d'en utiliser un? Les ébauches de réponses que j'ai pu trouver expliquait que les photons avant et après scintillateur n'étaient pas de même nature. Le premier possédait une haute énergie, et le second serait un "photon visible"... quelqu'un pourrait-il m'apporter des précisions, des ordres de grandeurs d'énergie ou autre?

Merci d'avance ^^
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[cerfa]

Encore une question pour la route? ^^

J'ai une petite idée pour la réponse ,mais je n'ai trouvé de réponse claire nulle part, je viens donc chercher la lumière par ici.

J'utilise un photomultiplicateur, en amont duquel il y a un scintillateur, pour la détection de photon. Le scintillateur détecte un photon, et réément un photon... On est en droit de se demander l'intérêt d'en utiliser un? Les ébauches de réponses que j'ai pu trouver expliquait que les photons avant et après scintillateur n'étaient pas de même nature. Le premier possédait une haute énergie, et le second serait un "photon visible"... quelqu'un pourrait-il m'apporter des précisions, des ordres de grandeurs d'énergie ou autre?

Merci d'avance ^^

Bonjour

Il me semble qu'un scintillateur ne détecte pas que les photons de haute énergie. Il est en fait capable de détecter toutes particules assez énergétiques pour que son passage permette de générer un photon dans le scintillateur.

J'ai moi même manipulé un scintillateur pour détecter des muons cosmiques, avec photomultiplicateur derrière.

Cordialement

[invite5a89bfe6]

salut,
on peut imaginer qu'un photon gamma suffisamment énergétique puisse produire des paires electron-positron dans le matériau. il y a aussi l'effet compton. puis aussi annihilation du positron et/ou ionisation. toute cette chaine (qui dépend de l'énergie du gamma ou d'un rayonnement X dur, c'est à dire "hard", puis de la longueur du matériel -bien évidemment, n'est-ce pas - traversé), tout cela produit des photons détectables en aval...



je repost à la suite de la lecture du post de cerfa,
à ce propos l'avant dernier BUP de l'union des prof de sphysique/chimie, en proposait un à construire. sympa la manip



cerfa, elle dit qu'elle utilise son detecteur pour detecter un photon.
"les photons avant et après scintillateur n'étaient pas de même nature"
forcement ça ne peut venir que de l'extérieur

[KLOUG]

Bonsoir

Je vais rester dans la problématique d'andromaque sur sa détection de photons produits par le sodium 22 et en particulier ceux de 511 keV (annihilation des positions).

De nouveau un extrait d'un de mes cours sur la détection :

1.1 Les détecteurs à scintillations
Utilisés très tôt en détection des rayonnements, le rôle des scintillateurs s’est longtemps limité à celui de simples écrans fluorescents. L’œil servait alors de détecteur. Il a fallu qu’apparaissent les tubes photomultiplicateurs pour que l’utilisation de ces détecteurs se développe.

1.1.1 Phénomène physique exploité : l'excitation suivie d'une émission de lumière
Le rayonnement interagit avec un électron peu lié d'un atome du milieu détecteur et transfert exactement la quantité d'énergie lui permettant de "sauter" sur une couche électronique voisine. Lorsque le milieu détecteur est convenablement choisi, cette excitation sera suivie d'une désexcitation matérialisée par l'émission de rayonnements électromagnétiques lumineux.

Avec une précision concernant les effets des rayonnements électromagnétiques. C'est parce qu'ils mettent en mouvement des électrons secondaires par effet photoélectrique, Compton ou par création de paires que le phénomène d'excitation se produit dans le scintillateur.

1.1.2 Présentation générale d'un scintillateur
Un rayonnement traversant un milieu scintillant va exciter le long de sa trajectoire un certain nombre d'atomes ou de molécules, qui en retournant à l'état fondamental, vont émettre des photons lumineux dont le nombre peut, dans certains cas, être proportionnel à l'énergie cédée par le rayonnement au scintillateur.

Si les dimensions du scintillateur permettent la perte totale de l'énergie du rayonnement incident, il est alors potentiellement possible non seulement de détecter ce rayonnement mais d'en mesurer son énergie.

La caractéristique essentielle d’un scintillateur est qu’il doit être transparent à sa propre lumière. L’énergie restituée par le milieu étant inférieure à celle absorbée, le matériau est caractérisé par une bande d’absorption et une bande d’émission, cette dernière étant décalée vers les faibles énergies.

Dans les scintillateurs organiques courants le rayonnement doit perdre en moyenne une trentaine d'électrons-volts pour créer un photon lumineux. Tous les photons créés au sein du scintillateur doivent être recueillis avec le minimum de perte. Ce "signal" lumineux ne peut être exploité que si on le transforme en "signal" électrique. Pour cela le scintillateur doit être couplé à un photomultiplicateur.

Le scintillateur idéal doit donc offrir :
- une grande efficacité de conversion en lumière de l’énergie cinématique déposée par les rayonnements ;
- une conversion linéaire sur une grande gamme d’énergie ;
- une grande transparence du milieu à la longueur d’onde des photons émis ;
- un très court temps de vie de la luminescence induite ;
- une forme de matériau réalisable en grande dimension et facile à usiner ;
-un numéro atomique et une densité élevée pour la détection des rayonnements gamma ;
- une lumière émise dans le visible pour éviter la fabrication de photomultiplicateurs sophistiqués ;
- un indice de réfraction proche du verre pour faciliter le couplage avec le photomultiplicateur.

Et concernant la détection des rayonnements électromagnétiques :

Détection des rayonnements électromagnétiques
L'iodure de sodium, scintillateur inorganique, est très utilisé pour la détection des rayonnements électromagnétiques. La présence d'un activateur, le thallium, permet de renforcer une émission lumineuse faible à température ambiante.

D'un poids moléculaire relativement élevé il a une bonne efficacité de détection ; comme par ailleurs on sait en fabriquer de gros volume comme dans le cas des gammas caméras en médecine nucléaire, on obtient de bons rendements de détection. Il est transparent à sa lumière, mais malheureusement il est hygroscopique (et aussi toxique) et doit donc être enfermé dans une enceinte étanche, l'isolant de tout contact avec l'air. Il a un indice de réfraction élevé ce qui nécessite de soigner le couplage optique avec le photomultiplicateur sous peine d'avoir d'importantes pertes de lumière par réflexion.

J'espère que ces éléments vous seront utiles.

Bonne continuation
KLOUG

[A voir en vidéo sur Futura]