Pidol, Ludivine (2004) Scintillateurs denses et rapides pour la détection de rayonnement gamma Monocristaux à base de silicates de lutécium dopés Ce3+. PhD thesis Chimie inorganique, ENSCP.
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- Scintillateurs denses et rapides pour la détection de rayonnement gamma Monocristaux à base de silicates de lutécium dopés Ce3+. (deposited 09 February 2005) [Currently Displayed]
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Abstract
Ce travail concerne l'étude de cristaux scintllateurs et en particulier, le développement de silicates de lutécium dopés cérium: Lu2Si2O7:Ce3+ (LPS) et Lu2(1-x)Y2xSiO5:Ce3+ (LYSO). Une densité et un numéro atomique effectif élevés ,une reponse rapide, un rendement lumineux élevé sont quelques-unes des propriétés qui rendent les cristaux de LPS et de LYSO intéressants pour la detection de rayonnement gamma.
En raison de leur application potentielle en imagerie médicales (TEP° et en géophysique, le développement de ces cristaux est envisagé. Un travail important d'optimisation des conditions d'élaboration par la méthode Czochralski a été effectué afin d'obtenir des cristaux performats de grande taille, et ce, de façon reproductible. Ce développement ne peut se faire sans une bonne compréhension des mécanismes. Dans ce sens, plusieurs approches (XPS, spectroscopie optique résolue en temps...) sont proposées pour localiser les niveaux d'energie des lanthanides par rapport à ceux de la matrice.
| Item Type: | PhD Thesis (PhD) |
|---|---|
| Thesis Supervisor: | Viana, Bruno |
| Date: | September 2004 |
| Board of examiners: | Dorenbos, P and Ferrand, B and Gourier, D and Pédrini, C and Revcolevschi, A and Aléonard, B |
| Ecole Doctorale: | Université Paris VI |
| Discipline: | Chimie inorganique |
| Collection (Fonds): | ENSCP |
| Institution: | ENSCP |
| Subjects: | 6. Chemistry, Physical Chemistry and Chemical Engineering |
| Uncontrolled Keywords: | méthode Czochralski, Cristaux scintillateurs, Silicate de lutécium, Ce3+ |
| ID Code: | 1018 |
| Deposited By: | Stéphanie Savina |
| Deposited On: | 09 February 2005 |
Table of content
Partie A: Les cristaux scintillateurs: generalités et spécificités 6
I matériaux scintillateurs 7
IA Historique 7
IB Mécanismes de scintillation 8
IC Caractéristiques des matériaux scintillateurs 14
ID Applications des matériaux scintillateurs 21
IE Choix des matériaux étudiés 27
Références 30
II Cristallogenèse et techniques expérimentales 34
IIA Cristallogenèse 34
IIB Caractérisation chimique et structurale 40
IIC Spectroscopies optiques et de photoélectrons 42
IID Propriétés de scintillation 47
IIE Mise en évidence de défauts et impuretés 54
Références 61
PARTIE B: Monocristaux de silicates de lutécium pour la scintillation 63
III Propriétés structurales et hysiques 65
IIIA Propriétés structurales 65
IIIB Propriétés physiques 71
IIIC Incorporation du dopant Ce3+ 81
conclusion 93
Références 94
IV Propriétés de scintillation 97
IVA Propriétés optiques 97
IVB Rendement lumineux et énergie de resolution 102
IVC Propriétés temporelles 110
IVD Comportement en température 115
Conclusion 117
Références 117
V Mécanismes de scintillation 120
VA Introduction 120
VB Propriétés spectroscopiques de PLS&LYSO 121
VC Phénomènes de désexcitations non radiatives 129
VD Positionnement des niveuax 4F par XPS 134
VE Niveaus d'énergie et mécanisme de scintillation 140
Conclusion 142
Références 143
VI Localisation des niveaux d'énergie des lanthanides dans la matrice LPS 145
VIA Diagrammes predicitis des niveaus d'energie des lanthanides divalents et trivalents 145
VIB Etude du transfert de charge 150
VIC Etude des transitions f-d 154
VID Positionnement des niveaux 4f par XPS 160
Conclusion 166
Références 167
Conclusions et perspectives de la partie B 169
PArtie C: vers le développement industriel des cristaux de LPS et LYSO 172
VII Croissance de monocristaux de taille industrielle 173
VIIA Cristallogenèse de LPS 173
VIIB Cristallogenèse de LYSO 181
Conclusion 187
Références 188
VIII Reproductibilité des performances de scintillation 189
VIIIA Mise en évidence de défaults 189
VIIIB Pièges et mécanismes de scintillation 198
VIIIC Optimisation des conditions d'élaboration 206
Conclusion 218
Références 219
Conclusion et perspectives de la partie C 222
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