Les Scintillateurs

1. Les Scintillateurs Sylvie Dagoret-Campagne, LPNHE (dagoret@lpnhep.in2p3.fr, tel 01 44 27 73 30, http://lpnhe-auger.in2p3.fr/Sylvie/WWW/DEA)

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3. 3 M�canique de scintillation des scintillateurs organiques

4. 4 M�canique de scintillation des scintillateurs organiques (suite) La transition des �tats singulets excit�s vers la bande de l��tat fondamental est radiative et donne naissance � la composante de fluorescence en 10 ns dans le visible. Gr�ce aux �tats vibrationnels l��nergie rayonn�e est inf�rieure � l��nergie d�absorption donc le scintillateur est transparent � sa propre scintillation. La transition des �tats Triplets excit�s vers T0 est non radiative et se bloque dans l� �tat m�tastable T0 (la transition T0 ? S0 est interdite par les r�gles de s�lection). Cette transition se produit par collision mol�culaire : T0 + T0 ? S* +S0 Cette composante est retard�e jusqu�� plusieurs microsecondes est appel�e phosphorescence.

5. 5 Scintillateurs organiques cristallins

6. 6 Les scintillateurs organiques non cristallins Scintillateurs liquides et plastiques Solvent qui absorbe l��nergie L�excitation du solvent est transf�r�e au(x) solut�(s) Solvents liquides: xyl�ne, tolu�ne,benz�ne,ph�nylcyclohexane,triethylbenz�ne,d�caline Solut�s pour liquides: p-Terph�nyl (C18H14), PBD(C20H14N2O), PPO(C15H11NO), POPOP(C24H16N2O2), ? 3g/l Solvents plastiques polyvinyltolu�ne, polyphenilbenzene, polystyr�ne. Solut�s primaires pour plastiques : PBD, p-Terphenyl, PBO, ? 10g/l Solut�s secondaire POPOP pour le d�calage vers le jaune ou rouge. R�ponse rapide ? 4ns Rendement peut �tre diminu� grandement par des impuret�s.

7. 7 Exemple de scintillateur organique : les plastiques

8. 8 Exemple de scintillateur plastique: les fibres scintillantes

9. 9 Les scintillateurs inorganiques

10. 10 Spectre d��mission de scintillateurs inorganiques

11. 11 Exemple de cristal inorganique : le verre au Plomb

12. 12 R�ponse du scintillateur

13. 13 Rendement lumineux

14. 14 Profil temporel des signaux

15. 15 Assemblage des �l�ments optiques

16. 16 Guide de lumi�re

17. 17 Les scintillateurs � rayonnement Cerenkov

18. 18 Comment choisir son scintillateur Photons : choisir des scintillateurs � grand Z pour privil�gier l�absorption photo�lectriques. Ions : �tant donn� le tr�s fort taux d�ionisation, la scintillation sature. Les scintillateurs inorganiques comme le NaI sont pr�f�rable. Electrons : risque de r�tro-diffusion � grand Z � basse �nergie en raison de la diffusion multiple. Neutrons : Les neutrons rapides sont d�tect�s par collision �lastique sur des noyaux l�gers, donc choisir des scintillateurs organiques. Les neutrons thermiques sont d�tect�s lorsque les scintillateurs par des noyaux � grande section efficace de capture comme le 6Li et le 10B par des r�actions nucl�aires (n,?) et (n,?).