FR3075977A1 - PLASTIC SCINTILLATOR DEVICE WITH PIECE COMPRISING SCINTILLATING HYBRID MATERIAL, ASSOCIATED MANUFACTURING AND MEASUREMENT METHOD, AND APPARATUS. - Google Patents

PLASTIC SCINTILLATOR DEVICE WITH PIECE COMPRISING SCINTILLATING HYBRID MATERIAL, ASSOCIATED MANUFACTURING AND MEASUREMENT METHOD, AND APPARATUS. Download PDF

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Abstract

Dispositif pour la détection par scintillation plastique comprenant une pièce composée en tout ou partie d'un matériau hybride comprenant : - une matrice polymérique ; et, - un mélange fluorescent incorporé dans la matrice polymérique et comprenant i) 80 % à 99,6 % molaire d'un fluorophore primaire principal constitué de naphtalène et ii) 0,4 % à 20 % molaire d'un fluorophore primaire supplémentaire dont le centroïde du spectre d'absorption lumineuse et du spectre d'émission de fluorescence, la constante de décroissance de fluorescence et le rendement quantique de fluorescence sont judicieusement choisis ; la pièce étant couplée à un module d'acquisition électronique apte à collecter le rayonnement radioluminescent émis par la pièce lorsqu'elle est en contact avec un rayonnement ionisant ou une particule ionisante. La constante de décroissance de la fluorescence du matériau hybride composant la pièce du dispositif est intermédiaire entre celle d'un matériau scintillateur plastique rapide et d'un matériau scintillateur plastique lent. En outre, elle peut être choisie dans une large gamme. L'invention concerne également le procédé de fabrication et de mesure associés et un appareillage comprenant le dispositif.Device for detection by plastic scintillation comprising a part composed wholly or partly of a hybrid material comprising: - a polymer matrix; and, - a fluorescent mixture incorporated into the polymer matrix and comprising i) 80% to 99.6% molar of a main primary fluorophore consisting of naphthalene and ii) 0.4% to 20% molar of an additional primary fluorophore of which the centroid of the light absorption spectrum and of the fluorescence emission spectrum, the fluorescence decay constant and the fluorescence quantum yield are carefully chosen; the part being coupled to an electronic acquisition module capable of collecting the radioluminescent radiation emitted by the part when it is in contact with ionizing radiation or an ionizing particle. The fluorescence decay constant of the hybrid material making up the part of the device is intermediate between that of a fast plastic scintillator material and of a slow plastic scintillator material. Also, it can be chosen from a wide range. The invention also relates to the associated manufacturing and measuring method and to an apparatus comprising the device.

Description

DISPOSITIF SCINTILLATEUR PLASTIQUE AVEC PIÈCE COMPRENANT UN MATÉRIAU HYBRIDE SCINTILLANT, PROCÉDÉ DE FABRICATION ET DE MESURE ASSOCIÉS ET APPAREILLAGE.PLASTIC SCINTILLATOR DEVICE WITH PART COMPRISING HYBRID SCINTILLING MATERIAL, METHOD FOR MANUFACTURING AND MEASURING THEREOF, AND APPARATUS.

DESCRIPTIONDESCRIPTION

DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA

La présente invention appartient au domaine de la mesure de la radioactivité par la technique de scintillation plastique. L'invention concerne plus particulièrement un matériau pour la mesure par scintillation plastique, une pièce comprenant le matériau et son dispositif ou appareillage de mesure associé, une composition de polymérisation, les kits de fabrication du matériau, les procédés de fabrication associés, ainsi que le procédé de mesure par scintillation plastique à l'aide du dispositif.The present invention belongs to the field of radioactivity measurement by the plastic scintillation technique. The invention relates more particularly to a material for measurement by plastic scintillation, a part comprising the material and its associated measuring device or apparatus, a polymerization composition, the kits for manufacturing the material, the associated manufacturing methods, as well as the plastic scintillation measurement method using the device.

ARRIERE-PLAN TECHNIQUETECHNICAL BACKGROUND

La mesure par scintillation plastique consiste à déterminer la présence et/ou la quantité d'une ou plusieurs matières radioactives, notamment en physique, géologie, biologie, médecine, pour la datation, la surveillance de l'environnement ou le contrôle de la non-prolifération des armes nucléaires.Measurement by plastic scintillation consists in determining the presence and / or the quantity of one or more radioactive materials, in particular in physics, geology, biology, medicine, for dating, environmental monitoring or control of non- proliferation of nuclear weapons.

En pratique, la matière radioactive émettant un rayonnement ionisant ou une particule ionisante (particule alpha, électron, positon, photon, neutron,...) est exposée à un matériau scintillant dit «scintillateur plastique» qui convertit le dépôt énergétique issu de l'interaction rayonnement/matière en un rayonnement lumineux (dit radioluminescent) mesurable par un convertisseur photon-électron à gain, comme par exemple un photomultiplicateur.In practice, the radioactive material emitting ionizing radiation or an ionizing particle (alpha particle, electron, positron, photon, neutron, ...) is exposed to a scintillating material called "plastic scintillator" which converts the energy deposit from the radiation / matter interaction into a light radiation (called radioluminescent) measurable by a gain photon-electron converter, such as a photomultiplier.

Le scintillateur plastique est connu depuis le milieu du XXeme siècle. Il est décrit par exemple dans le document «Moser, S. W. ; Harder, W. F.; Hurlbut, C. R.; Kusner, M. R. ; "Principles and practice of plastic scintillator design", Radiat. Phys. Chem., 1993, Vol. 41, No. 1/2, 31-36» [référence 1] et « Bertrand, G. H. V. ; Hamel, M. ; Sguerra, F. ; "Current status on plastic scintillators modifications", Chem. Eur. J., 2014, 20, 15660-15685 » [référence 2]. Il se présente généralement sous forme d'une matrice polymérique dans laquelle est inséré un fluorophore primaire voire un fluorophore secondaire. Un fluorophore est un composé chimique capable d'émettre de la lumière visible de fluorescence après excitation par des photons ou d'autres particules incidentes. Le fluorophore primaire et le fluorophore secondaire sont constitués d'une molécule aromatique aux propriétés fluorescentes (molécule appelée fluorophore) permettant la détection par scintillation.The plastic scintillator has been known since the middle of the 20th century. It is described for example in the document “Moser, S. W.; Harder, W. F .; Hurlbut, C. R .; Kusner, M. R.; "Principles and practice of plastic scintillator design", Radiat. Phys. Chem., 1993, Vol. 41, No. 1/2, 31-36 "[reference 1] and" Bertrand, G. H. V.; Hamel, M.; Sguerra, F.; "Current status on plastic scintillators modifications", Chem. Eur. J., 2014, 20, 15660-15685 ”[reference 2]. It is generally in the form of a polymer matrix into which a primary fluorophore or even a secondary fluorophore is inserted. A fluorophore is a chemical compound capable of emitting visible fluorescent light after excitation by photons or other incident particles. The primary fluorophore and the secondary fluorophore consist of an aromatic molecule with fluorescent properties (molecule called fluorophore) allowing detection by scintillation.

La matrice polymérique a pour fonction principale d'être un support apte à recevoir l'énergie du rayonnement ionisant ou de la particule ionisante. Après recombinaison des espèces excitées et/ou ionisées qui se forment alors, cette énergie est convertie en rayonnement radioluminescent puis transférée au fluorophore primaire et éventuellement au fluorophore secondaire, ce qui peut augmenter la longueur d'onde du rayonnement émis par le fluorophore primaire afin d'en améliorer la détection.The main function of the polymer matrix is to be a support capable of receiving the energy of the ionizing radiation or of the ionizing particle. After recombination of the excited and / or ionized species which then form, this energy is converted into radioluminescent radiation and then transferred to the primary fluorophore and possibly to the secondary fluorophore, which can increase the wavelength of the radiation emitted by the primary fluorophore in order to d '' improve detection.

Un scintillateur plastique particulier de type phoswich (néologisme anglo-saxon résultant de la combinaison des termes phosphore et sandwich généralement traduit par signifiant « scintillateur en sandwich ») a été proposé dès le début du développement des scintillateurs plastiques dans le document « Wilkinson D. H. , "The Phoswich — A Multiple Phosphor", Rev. Sci. Instruir. 1952, 23, 414-417. » [référence 3] .A particular plastic scintillator of phoswich type (Anglo-Saxon neologism resulting from the combination of the terms phosphorus and sandwich generally translated by meaning "scintillator in sandwich") was proposed from the beginning of the development of plastic scintillators in the document "Wilkinson DH," The Phoswich - A Multiple Phosphor ", Rev. Sci. Instruir. 1952, 23, 414-417. »[Reference 3].

En vue d'obtenir de nouvelles propriétés de scintillation, un scintillateur phoswich combine au moins deux compartiments : un compartiment comprenant un scintillateur lent d'une part (constante de décroissance de fluorescence élevée, généralement comprise entre 200 ns et 1000 ns) et un autre compartiment comprenant un scintillateur rapide (constante de décroissance de fluorescence beaucoup plus faible, généralement comprise entre 2 ns et 7 ns d'autre part).In order to obtain new scintillation properties, a phoswich scintillator combines at least two compartments: a compartment comprising a slow scintillator on the one hand (constant of high fluorescence decay, generally between 200 ns and 1000 ns) and another compartment comprising a rapid scintillator (much lower fluorescence decay constant, generally between 2 ns and 7 ns on the other hand).

Un tel scintillateur pose néanmoins au moins un des problèmes suivants : la différence entre la constante de décroissance de fluorescence du compartiment rapide et celle du compartiment lent est trop faible : la séparation des impulsions de scintillation entre ces étages n'est alors pas possible électroniquement ; la différence entre la constante de décroissance de fluorescence du compartiment rapide et celle du compartiment lent est trop importante : l'impulsion de scintillation du scintillateur lent peut être partiellement ou totalement masquée dans le bruit de fond électronique de l'appareil d'acquisition de l'impulsion scintillante, ce qui mène à l'obtention de valeurs erronées. l'acquisition du signal luminescent est réalisée sur une durée qui est typiquement d'environ 6 à 10 fois la constante de décroissance de fluorescence du compartiment lent. En cas de fort taux de comptage dû à la multiplicité des particules ionisantes ou la forte intensité du rayonnement ionisant en interaction avec le scintillateur phoswich, la probabilité d'empilement (c'est-à-dire deux impulsions présentes dans la même fenêtre temporelle d'acquisition) des impulsions de scintillation devient de plus en plus importante. De ce fait, il se peut que plusieurs impulsions apparaissent dans la même fenêtre temporelle d'acquisition, ce qui entraîne un rejet des empilements par phénomène de saturation de l'électronique d'acquisition, et donc une sous-estimation du taux de comptage ;Such a scintillator nevertheless poses at least one of the following problems: the difference between the fluorescence decay constant of the fast compartment and that of the slow compartment is too small: the separation of the scintillation pulses between these stages is then not possible electronically; the difference between the fluorescence decay constant of the fast compartment and that of the slow compartment is too large: the scintillation pulse of the slow scintillator may be partially or completely masked in the electronic background noise of the acquisition device. flickering impulse, which leads to erroneous values. the acquisition of the luminescent signal is carried out over a period which is typically about 6 to 10 times the fluorescence decay constant of the slow compartment. In the event of a high counting rate due to the multiplicity of ionizing particles or the high intensity of ionizing radiation in interaction with the phoswich scintillator, the probability of stacking (i.e. two pulses present in the same time window d 'acquisition) of scintillation pulses becomes more and more important. As a result, it is possible that several pulses appear in the same acquisition time window, which causes rejection of the stacks by phenomenon of saturation of the acquisition electronics, and therefore an underestimation of the counting rate;

EXPOSE DE L'INVENTIONSTATEMENT OF THE INVENTION

Un des buts de l'invention est donc d'éviter ou d'atténuer un ou plusieurs des inconvénients décrits ci-dessus, en proposant un nouveau type de matériau constitutif d'un scintillateur plastique dit « matériau hybride ».One of the aims of the invention is therefore to avoid or alleviate one or more of the drawbacks described above, by proposing a new type of material constituting a plastic scintillator called “hybrid material”.

La présente invention concerne un matériau hybride pour la mesure par scintillation plastique comprenant (voire consistant en) : - une matrice polymérique ; et, un mélange fluorescent incorporé dans la matrice polymérique et comprenant en concentration molaire par rapport au nombre total de moles de fluorophore primaire dans le mélange fluorescent incorporé i) 80 % à 99, 6 % molaire d'un fluorophore primaire principal constitué de naphtalène et ii) 0,4 % à 20 % molaire d'un fluorophore primaire supplémentaire dont le centroïde du spectre d'absorption lumineuse et du spectre d'émission de fluorescence ont respectivement une longueur d'onde comprise entre 250 nm et 340 nm et comprise entre 330 nm et 380 nm, la constante de décroissance de fluorescence est comprise entre 1 ns et 10 ns, et le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est supérieur à 0,2, typiquement compris entre 0,2 et 1 ; préférentiellement supérieur à 0,5, typiquement compris entre 0,5 et 1.The present invention relates to a hybrid material for measurement by plastic scintillation comprising (or even consisting of): - a polymer matrix; and, a fluorescent mixture incorporated into the polymer matrix and comprising in molar concentration relative to the total number of moles of primary fluorophore in the incorporated fluorescent mixture i) 80% to 99.6 mol% of a main primary fluorophore consisting of naphthalene and ii) 0.4% to 20 mol% of an additional primary fluorophore, the centroid of the light absorption spectrum and the fluorescence emission spectrum of which have respectively a wavelength between 250 nm and 340 nm and between 330 nm and 380 nm, the fluorescence decay constant is between 1 ns and 10 ns, and the quantum yield of fluorescence in an apolar solvent is greater than 0.2, typically between 0.2 and 1; preferably greater than 0.5, typically between 0.5 and 1.

Un solvant apolaire convenant pour une mesure du rendement quantique de fluorescence est par exemple le cyclohexane, le toluène, le dichlorométhane, le xylène ou tout isomère du xylène.A nonpolar solvent suitable for measuring the quantum fluorescence yield is, for example, cyclohexane, toluene, dichloromethane, xylene or any xylene isomer.

Le matériau pour la mesure par scintillation plastique selon l'invention peut être également désigné dans la présente description par l'expression « scintillateur plastique ». Il est dit « hybride » car sa constante de décroissance de fluorescence est intermédiaire entre celle d'un scintillateur plastique rapide et d'un scintillateur plastique lent. Avantageusement, la valeur de cette constante peut en outre être choisie de manière optimale lors de la fabrication du matériau hybride dans une gamme intermédiaire comprise entre 10 ns et 90 ns (préférentiellement entre 15 ns et 80 ns), parmi des valeurs entre ces deux extrêmes qui, à la connaissance de l'inventeur, ne sont pas obtenues avec les scintillateurs plastiques actuellement commercialisés.The material for plastic scintillation measurement according to the invention can also be designated in the present description by the expression "plastic scintillator". It is said to be “hybrid” because its fluorescence decay constant is intermediate between that of a fast plastic scintillator and a slow plastic scintillator. Advantageously, the value of this constant can also be chosen optimally during the manufacture of the hybrid material in an intermediate range between 10 ns and 90 ns (preferably between 15 ns and 80 ns), from values between these two extremes which, to the knowledge of the inventor, are not obtained with the plastic scintillators currently marketed.

Cette accordabilité temporelle de la constante de décroissance de fluorescence du matériau hybride est rendue possible grâce à l'utilisation d'un mélange fluorescent spécifique. Ce mélange se caractérise notamment par le choix combiné du naphtalène en tant que fluorophore primaire principal et d'un fluorophore primaire supplémentaire aux propriétés photophysiques spécifiques, ainsi que par le choix d'un rapport défini de concentration entre ces deux fluorophores primaires.This temporal tunability of the fluorescence decay constant of the hybrid material is made possible by the use of a specific fluorescent mixture. This mixture is characterized in particular by the combined choice of naphthalene as the main primary fluorophore and an additional primary fluorophore with specific photophysical properties, as well as by the choice of a defined concentration ratio between these two primary fluorophores.

De manière inattendue, comme montré par les exemples de réalisation, le fluorophore primaire principal et le fluorophore primaire supplémentaire agissent en synergie pour faire varier très sensiblement, tout en utilisant une gamme de concentration réduite pour le fluorophore primaire supplémentaire, la constante de décroissance de fluorescence. En outre, la relative simplicité de ce système qui requiert essentiellement cette combinaison entre ces deux fluorophores primaires évite l'ajout d'une molécule supplémentaire éventuellement perturbatrice ou coûteuse. Ces propriétés avantageuses font du matériau hybride de l'invention un matériau particulièrement efficace pour la mesure en scintillation plastique et pouvant être aisément produit à une échelle industrielle à un coût modéré. À contre-courant des voies d'amélioration suivies par l'état de la technique, l'invention ne consiste pas en l'utilisation d'une nouvelle matrice polymérique, l'ajout d'additif au scintillateur plastique ou le développement en tant que fluorophore primaire de nouvelles familles de molécules («quantum dots», complexes organométalliques, nanoparticules,...) afin de pallier à au moins un des inconvénients précités, mais identifie le mélange fluorescent de l'invention qui permet d'accéder à un matériau hybride. L'ensemble des caractéristiques nécessaires au matériau pour la mesure par scintillation plastique selon l'invention peut ainsi être essentiellement limité à une matrice polymérique et au mélange fluorescent incorporé. La composition du scintillateur plastique est ainsi simplifiée en s'affranchissant de la difficulté à déterminer très précisément la proportion adéquate entre un fluorophore primaire et un fluorophore secondaire en vue d'obtenir un rayonnement de radioluminescence et une constante de décroissance de fluorescence qui sont optimisés. À l'échelle moléculaire, le scintillateur plastique de l'invention peut être considéré comme un pseudo liquide, car les chaînes des polymères constituant tout ou partie de la matrice polymérique sont labiles et autorisent une certaine liberté de mouvement aux différents constituants du scintillateur plastique. À l'échelle macroscopique, le scintillateur plastique garde néanmoins une tenue mécanique suffisante en vue de fabriquer une pièce pour la détection par scintillation. L'invention est complétée par les objets et/ou caractéristiques suivantes, pris seuls ou selon l'une quelconque de leurs combinaisons techniquement possibles.Unexpectedly, as shown by the exemplary embodiments, the primary primary fluorophore and the additional primary fluorophore act in synergy to vary very significantly, while using a reduced concentration range for the additional primary fluorophore, the fluorescence decay constant . In addition, the relative simplicity of this system which essentially requires this combination between these two primary fluorophores avoids the addition of an additional molecule possibly disruptive or expensive. These advantageous properties make the hybrid material of the invention a particularly effective material for measurement in plastic scintillation and which can be easily produced on an industrial scale at a moderate cost. Contrary to the improvement paths followed by the state of the art, the invention does not consist in the use of a new polymer matrix, the addition of additive to the plastic scintillator or the development as primary fluorophore of new families of molecules (“quantum dots”, organometallic complexes, nanoparticles, etc.) in order to overcome at least one of the aforementioned drawbacks, but identifies the fluorescent mixture of the invention which allows access to a material hybrid. All the characteristics necessary for the material for plastic scintillation measurement according to the invention can thus be essentially limited to a polymer matrix and to the incorporated fluorescent mixture. The composition of the plastic scintillator is thus simplified by overcoming the difficulty of very precisely determining the adequate proportion between a primary fluorophore and a secondary fluorophore with a view to obtaining radioluminescence radiation and a fluorescence decay constant which are optimized. At the molecular level, the plastic scintillator of the invention can be considered as a pseudo liquid, since the chains of the polymers constituting all or part of the polymer matrix are labile and allow a certain freedom of movement to the various constituents of the plastic scintillator. At the macroscopic scale, the plastic scintillator nevertheless retains sufficient mechanical strength in order to manufacture a part for scintillation detection. The invention is completed by the following objects and / or characteristics, taken alone or according to any of their technically possible combinations.

Dans la présente description de l'invention, un verbe tel que «comprendre», «incorporer», «inclure», « contenir » et ses formes conjuguées sont des termes ouverts et n'excluent donc pas la présence d'élément(s) et/ou étape(s) additionnels s'ajoutant aux élément(s) et/ou étape(s) initiaux énoncés après ces termes. Toutefois, ces termes ouverts visent en outre un mode de réalisation particulier dans lequel seul (s) le (s) élément (s) et/ou étape(s) initiaux, à l'exclusion de tout autre, sont visés ; auquel cas le terme ouvert vise en outre le terme fermé «consister en», «constituer », «composer de » et ses formes conjuguées. L'usage de l'article indéfini «un» ou «une» pour un élément ou une étape n'exclut pas, sauf mention contraire, la présence d'une pluralité d'éléments ou étapes.In the present description of the invention, a verb such as "understand", "incorporate", "include", "contain" and its conjugate forms are open terms and therefore do not exclude the presence of element (s) and / or additional step (s) in addition to the initial element (s) and / or step (s) stated after these terms. However, these open terms also refer to a particular embodiment in which only the element (s) and / or initial step (s), to the exclusion of any other, are targeted; in which case the term open also refers to the closed term "consist in", "constitute", "compose of" and its conjugate forms. The use of the indefinite article "a" or "an" for an element or a stage does not exclude, unless otherwise stated, the presence of a plurality of elements or stages.

Tout signe de référence entre parenthèses dans les revendications ne saurait être interprété comme limitatif de la portée de l'invention. L'expression « selon une ou plusieurs des variantes décrites dans la présente description » pour une matière / un élément, se réfère notamment aux variantes qui concernent la composition chimique et/ou la proportion des constituants de cette matière et de toute espèce chimique supplémentaire qu'il peut éventuellement contenir et notamment aux variantes qui concernent la composition chimique, la structure, la géométrie, l'agencement dans l'espace et/ou la composition chimique de cet élément ou d'un sous-élément constitutif de l'élément. Ces variantes sont par exemple celles indiquées dans les revendications.Any reference sign in parentheses in the claims should not be interpreted as limiting the scope of the invention. The expression “according to one or more of the variants described in the present description” for a material / element, refers in particular to the variants which relate to the chemical composition and / or the proportion of the constituents of this material and of any additional chemical species which 'It may possibly contain and in particular to the variants which relate to the chemical composition, the structure, the geometry, the arrangement in space and / or the chemical composition of this element or of a constituent sub-element of the element. These variants are, for example, those indicated in the claims.

Par ailleurs, sauf indication contraire : les valeurs aux bornes sont incluses dans les gammes de paramètres indiquées ; les températures indiquées sont considérées pour une mise en œuvre à pression atmosphérique ; tout pourcentage massique d'un composant du scintillateur plastique se réfère à la masse totale du scintillateur plastique, le reste étant constitué par la matrice polymérique.In addition, unless otherwise indicated: the terminal values are included in the ranges of parameters indicated; the temperatures indicated are considered for application at atmospheric pressure; any mass percentage of a component of the plastic scintillator refers to the total mass of the plastic scintillator, the rest being constituted by the polymer matrix.

La matrice polymérique du matériau hybride de l'invention se compose en totalité ou en partie d'au moins un polymère comprenant des unités répétitives issues de la polymérisation de monomères ou oligomères (qui peuvent eux-mêmes provenir de la polymérisation de monomères). La structure chimique des unités répétitives est donc proche de la structure chimique des monomères, cette dernière ayant seulement été modifiée par la réaction de polymérisation. Dans la présente description, un polymère est un terme général qui peut désigner respectivement un homopolymère ou un copolymère, à savoir un polymère qui peut comprendre des unités répétitives de structure chimique identique ou différente.The polymer matrix of the hybrid material of the invention consists entirely or in part of at least one polymer comprising repeating units resulting from the polymerization of monomers or oligomers (which can themselves come from the polymerization of monomers). The chemical structure of the repeating units is therefore close to the chemical structure of the monomers, the latter having only been modified by the polymerization reaction. In the present description, a polymer is a general term which can respectively designate a homopolymer or a copolymer, namely a polymer which can comprise repeating units of identical or different chemical structure.

Le monomère ou oligomère comprend par exemple au moins un groupe aromatique (notamment pour exploiter ses propriétés photophysiques), (méth)acrylique (à savoir acrylique ou méthacrylique) ou vinylique. Un groupe polymérisable peut être un groupe comprenant une double liaison carbone-carbone éthylène insaturée, tel que par exemple le groupe (méth)acrylique ou vinylique. En outre, ce groupe polymérisable doit pouvoir être polymérisé selon une polymérisation radicalaire.The monomer or oligomer comprises for example at least one aromatic group (in particular for exploiting its photophysical properties), (meth) acrylic (namely acrylic or methacrylic) or vinyl. A polymerizable group can be a group comprising an unsaturated ethylene carbon-carbon double bond, such as for example the (meth) acrylic or vinyl group. In addition, this polymerizable group must be capable of being polymerized according to a radical polymerization.

Plus précisément, au moins un monomère peut être choisi parmi le styrène, le vinyltoluène, le vinylxylène, le 1-vinylbiphényle, le 2-vinylbiphényle, le 1-vinylnaphtalène, le 2-vinylnaphtalène, le 1-méthylnaphtalène, le N-vinylcarbazole, le (méth)acrylate de méthyle, l'acide (méth)acrylique ou le (méth)acrylate de 2-hydroxyéthyle, voire plus généralement un méthacrylate d'alkyle dont le groupement alkyle linéaire ou ramifié comporte entre 1 et 20 atomes de carbones.More specifically, at least one monomer can be chosen from styrene, vinyltoluene, vinylxylene, 1-vinylbiphenyl, 2-vinylbiphenyl, 1-vinylnaphthalene, 2-vinylnaphthalene, 1-methylnaphthalene, N-vinylcarbazole, methyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid or 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, or even more generally an alkyl methacrylate in which the linear or branched alkyl group contains between 1 and 20 carbon atoms.

De préférence, le monomère est le styrène ou le vinyltoluène afin de former 1 ' homopolymère correspondant.Preferably, the monomer is styrene or vinyltoluene in order to form the corresponding homopolymer.

De manière avantageuse, le monomère peut être choisi plus particulièrement parmi une molécule aux propriétés de fluorescence particulière, par exemple le 1-vinylbiphényle, le 2-vinylbiphényle, le 1-vinylnaphtalène, le 2-vinylnaphtalène, le 1-méthylnaphtalène, le 2V-vinylcarbazole ou leurs mélanges.Advantageously, the monomer can be chosen more particularly from a molecule with particular fluorescence properties, for example 1-vinylbiphenyl, 2-vinylbiphenyl, 1-vinylnaphthalene, 2-vinylnaphthalene, 1-methylnaphthalene, 2V- vinylcarbazole or mixtures thereof.

La matrice polymérique peut être constituée en totalité ou en partie (de préférence plus de 10 % en masse de polymère dans la matrice polymérique) d'au moins un polymère réticulé (par exemple au moyen d'un agent de réticulation) dans lequel des chaînes polymériques sont reliées entre elles par des ponts de réticulation, afin notamment d'améliorer les propriétés mécaniques et/ou de scintillation. L'agent de réticulation peut être un monomère comprenant au moins deux fonctions polymérisables aptes après polymérisation à former un pont entre deux chaînes de polymère. Il peut être choisi parmi le divinylbenzène, un diacrylate ou un diméthacrylate d'alkyle, la chaîne hydrogénocarbonée de ces deux derniers contenant entre 2 et 20 atomes de carbone.The polymer matrix may consist wholly or in part (preferably more than 10% by weight of polymer in the polymer matrix) of at least one crosslinked polymer (for example by means of a crosslinking agent) in which chains polymers are linked together by crosslinking bridges, in particular to improve the mechanical and / or scintillation properties. The crosslinking agent can be a monomer comprising at least two polymerizable functions capable, after polymerization, of forming a bridge between two polymer chains. It can be chosen from divinylbenzene, an alkyl diacrylate or dimethacrylate, the hydrogen carbon chain of the latter two containing between 2 and 20 carbon atoms.

De préférence, l'agent de réticulation est le diméthacrylate de 1,4-butanediyle ou le divinylbenzène.Preferably, the crosslinking agent is 1,4-butanediyl dimethacrylate or divinylbenzene.

Après polymérisation du polymère réticulé, outre les unités répétitives susmentionnées, le copolymère obtenu peut comprendre des unités répétitives issues de la polymérisation de l'agent de réticulation.After polymerization of the crosslinked polymer, in addition to the aforementioned repeating units, the copolymer obtained can comprise repeating units resulting from the polymerization of the crosslinking agent.

Concernant un des autres constituants principaux du matériau hybride de l'invention qu'est le mélange fluorescent incorporé dans la matrice polymérique, le matériau hybride peut comprendre 1 % massique à 25 % massique du mélange fluorescent incorporé, voire 1 % massique à 5 % massique du mélange fluorescent incorporé par rapport à la masse totale de matériau hybride. Au-delà d'une concentration massique de 25 %, une exsudation peut se produire, à savoir un suintement du mélange fluorescent hors du scintillateur plastique.Concerning one of the other main constituents of the hybrid material of the invention that is the fluorescent mixture incorporated in the polymer matrix, the hybrid material can comprise 1% by mass to 25% by mass of the fluorescent mixture incorporated, or even 1% by mass at 5% by mass of the fluorescent mixture incorporated relative to the total mass of hybrid material. Above a mass concentration of 25%, exudation can occur, namely a seepage of the fluorescent mixture out of the plastic scintillator.

La concentration massique du mélange fluorescent incorporé dans le matériau hybride peut être calculée aisément en déterminant la masse de la matrice polymérique.The mass concentration of the fluorescent mixture incorporated in the hybrid material can be easily calculated by determining the mass of the polymer matrix.

Une des méthodes de l'homme du métier est la suivante : la concentration molaire des monomères et des oligomères dans le milieu de polymérisation est connue par avance ou peut être déterminée par une méthode de mesure quantitative telle que la spectrophotométrie UV. La concentration massique correspondante est ensuite calculée à partir des poids moléculaires. Or, les monomères, les oligomères ou leurs mélanges forment la matrice polymérique selon un rendement de polymérisation qui peut être mesuré auparavant, mais qui est généralement supérieur à 95 %, voire 98 %, voire le plus souvent égal à 100 %. Dès lors, la proportion massique des monomères et des oligomères présents dans la matrice polymérique est équivalente à ce rendement réactionnel multiplié par la concentration massique préalablement déterminée. L'homme du métier peut donc aisément à l'aide de ses connaissances générales convertir une concentration massique en une concentration molaire pour l'ensemble des constituants du matériau hybride.One of the methods of a person skilled in the art is as follows: the molar concentration of the monomers and of the oligomers in the polymerization medium is known in advance or can be determined by a quantitative measurement method such as UV spectrophotometry. The corresponding mass concentration is then calculated from the molecular weights. However, the monomers, the oligomers or their mixtures form the polymer matrix according to a polymerization yield which can be measured before, but which is generally greater than 95%, even 98%, or even most often equal to 100%. Consequently, the mass proportion of the monomers and of the oligomers present in the polymer matrix is equivalent to this reaction yield multiplied by the mass concentration previously determined. Those skilled in the art can therefore easily, using their general knowledge, convert a mass concentration into a molar concentration for all the constituents of the hybrid material.

Les pourcentages massiques ou molaires du mélange fluorescent incorporé, du fluorophore primaire principal, du fluorophore primaire supplémentaire, du fluorophore secondaire ou d'un composé supplémentaire peuvent être déterminés a posteriori dans le matériau hybride par une technique d'analyse telle que par exemple la Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) du solide. Une autre technique consiste à dissoudre le scintillateur plastique dans le dichlorométhane, précipiter dans le méthanol le polymère constitutif de la matrice polymérique, filtrer le mélange obtenu pour récupérer la molécule dont on souhaite mesurer la concentration, puis la quantifier par analyse élémentaire avec détection d'un atome spécifique constitutif de cette molécule. L' incorporation du mélange fluorescent dans la matrice polymérique peut être exécutée selon plusieurs modes de réalisation. En particulier, au moins une molécule fluorescente choisie parmi le fluorophore primaire principal, le fluorophore primaire supplémentaire ou leurs mélanges peut être incorporée à la matrice polymérique par dispersion ou par greffage de cette molécule dans la matrice polymérique. Dans le cas du greffage, la molécule fluorescente (généralement le fluorophore primaire supplémentaire) est liée à la matrice polymérique de manière covalente. Cette liaison covalente est formée par exemple lors de la fabrication par polymérisation de la matrice polymérique, la molécule fluorescente comportant au moins une fonction polymérisable.The mass or molar percentages of the incorporated fluorescent mixture, of the primary primary fluorophore, of the additional primary fluorophore, of the secondary fluorophore or of an additional compound can be determined a posteriori in the hybrid material by an analysis technique such as for example Resonance Nuclear Magnetic (NMR) of the solid. Another technique consists in dissolving the plastic scintillator in dichloromethane, precipitating in methanol the polymer constituting the polymer matrix, filtering the mixture obtained to recover the molecule whose concentration is to be measured, then quantifying it by elemental analysis with detection of a specific atom constituting this molecule. The incorporation of the fluorescent mixture into the polymer matrix can be carried out according to several embodiments. In particular, at least one fluorescent molecule chosen from the main primary fluorophore, the additional primary fluorophore or their mixtures can be incorporated into the polymer matrix by dispersion or by grafting of this molecule in the polymer matrix. In the case of grafting, the fluorescent molecule (generally the additional primary fluorophore) is covalently linked to the polymer matrix. This covalent bond is formed for example during the manufacture by polymerization of the polymer matrix, the fluorescent molecule comprising at least one polymerizable function.

Optionnellement, le matériau hybride de l'invention peut contenir une ou plusieurs matières n'ayant pas d'impact significatif sur la mesure par scintillation plastique avec le matériau hybride de l'invention ou améliorant certaines de ses propriétés. Tout comme le mélange fluorescent incorporé, ces matières sont généralement dispersées de manière homogène ou non dans le matériau hybride.Optionally, the hybrid material of the invention may contain one or more materials which have no significant impact on the measurement by plastic scintillation with the hybrid material of the invention or which improve some of its properties. Like the incorporated fluorescent mixture, these materials are generally dispersed homogeneously or not in the hybrid material.

La constante de décroissance du matériau hybride de l'invention est conférée par celle du mélange fluorescent incorporé. Ainsi, le mélange fluorescent incorporé, et donc le matériau hybride, peut avoir une constante de décroissance de fluorescence comprise entre 10 ns et 90 ns, voire comprise entre 15 ns et 80 ns, avantageusement comprise entre 30 ns et 80 ns.The decay constant of the hybrid material of the invention is imparted by that of the incorporated fluorescent mixture. Thus, the incorporated fluorescent mixture, and therefore the hybrid material, can have a fluorescence decay constant of between 10 ns and 90 ns, or even between 15 ns and 80 ns, advantageously between 30 ns and 80 ns.

Préférentiellement, le mélange fluorescent incorporé comprend 90 % à 99,1 % molaire du fluorophore primaire principal, encore plus préférentiellement 96 % à 99,1 % molaire du fluorophore primaire principal : cette concentration judicieusement choisie en fluorophore primaire principal et la concentration complémentaire en fluorophore primaire supplémentaire confèrent au mélange fluorescent incorporé, et donc au matériau hybride, une constante de décroissance de fluorescence qui peut être respectivement à ces gammes de concentration comprise entre 16 ns et 74 ns, encore plus préférentiellement entre 30 ns et 70 ns. Ces gammes préférentielles de concentration en fluorophores primaires peuvent donc conférer au matériau hybride une constante de décroissance de fluorescence de plus en plus élevée : un tel matériau hybride peut alors avantageusement rentrer dans la composition d'un compartiment scintillateur plastique hybride, éventuellement combiné avec un compartiment scintillateur plastique rapide dans un dispositif de détection par scintillation plastique de type phoswich pour améliorer la discrimination entre particule bêta et rayonnement gamma.Preferably, the incorporated fluorescent mixture comprises 90% to 99.1% molar of the main primary fluorophore, even more preferably 96% to 99.1% molar of the main primary fluorophore: this judiciously chosen concentration of main primary fluorophore and the additional concentration of fluorophore additional primer gives the incorporated fluorescent mixture, and therefore the hybrid material, a fluorescence decay constant which can be respectively at these concentration ranges between 16 ns and 74 ns, even more preferably between 30 ns and 70 ns. These preferential ranges of concentration of primary fluorophores can therefore give the hybrid material an increasingly high fluorescence decrease constant: such a hybrid material can then advantageously enter into the composition of a hybrid plastic scintillator compartment, possibly combined with a compartment fast plastic scintillator in a phoswich type plastic scintillation detection device to improve the discrimination between beta particle and gamma radiation.

Par exemple, les concentrations molaires variables du fluorophore primaire principal dans le mélange fluorescent incorporé (le reste du mélange étant constitué par le fluorophore primaire supplémentaire) peuvent éventuellement conférer au matériau hybride les constantes de décroissance de fluorescence suivantes : - concentration molaire de 86 % : 15 ns ; - concentration molaire de 96 % : 35 ns ; - concentration molaire de 99 % : 80 ns ; - concentration molaire de 100 % : 90 ns.For example, the variable molar concentrations of the main primary fluorophore in the incorporated fluorescent mixture (the rest of the mixture being constituted by the additional primary fluorophore) can possibly confer on the hybrid material the following fluorescence decay constants: - molar concentration of 86%: 15 ns; - molar concentration of 96%: 35 ns; - 99% molar concentration: 80 ns; - 100% molar concentration: 90 ns.

Préférentiellement, le fluorophore primaire supplémentaire a une constante de décroissance de fluorescence (généralement désignée « tau ») comprise entre 1 ns et 10 ns, a un spectre d'absorption lumineuse et un spectre d'émission de fluorescence dont le centroïde est respectivement à une longueur d'onde comprise entre 250 nm et 340 nm et comprise entre 330 nm et 380 nm, et dont le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,5 et 1.Preferably, the additional primary fluorophore has a fluorescence decay constant (generally designated "tau") between 1 ns and 10 ns, has a light absorption spectrum and a fluorescence emission spectrum whose centroid is respectively at a wavelength between 250 nm and 340 nm and between 330 nm and 380 nm, and whose quantum fluorescence yield in an apolar solvent is between 0.5 and 1.

Dans la présente description, le centroïde désigne la longueur d'onde pour le milieu de la largeur à mi-hauteur de la bande d'amplitude la plus importante du rayonnement considéré. Un spectre d'absorption lumineuse peut être mesuré avec un spectrophotomètre UV/visible, et un spectre d'émission de fluorescence avec un spectrofluorimètre.In the present description, the centroid designates the wavelength for the middle of the width at half height of the band of greatest amplitude of the radiation considered. A light absorption spectrum can be measured with a UV / visible spectrophotometer, and a fluorescence emission spectrum with a spectrofluorimeter.

La constante de décroissance de fluorescence correspond à la variation au cours du temps de l'intensité de photoluminescence. Elle est mesurée par comptage de photon unique résolu en temps ; tel que décrit par exemple dans le document « M. Wahl, "Time-Correlated Single Photon Counting", M. Wahl, note technigue de la société PicoQuant, 2014 » [référence 4], disponible en ligne à l'adresse Internet suivante : « https ://www.picoquant.com/images/uploads/page/fîles/72 53/1 echnote_tcspc.pdf », ainsi que le livre « D. V. 0' Connor, D. Phillips, "Time Correlated Single Photon Counting", Academie Press, New York, 1984, pages 25 à 34 » [référence 5].The fluorescence decay constant corresponds to the variation over time of the photoluminescence intensity. It is measured by counting a single photon resolved in time; as described for example in the document "M. Wahl," Time-Correlated Single Photon Counting ", M. Wahl, technical note from the company PicoQuant, 2014" [reference 4], available online at the following Internet address: "Https: //www.picoquant.com/images/uploads/page/fîles/72 53/1 echnote_tcspc.pdf", as well as the book "DV 0 'Connor, D. Phillips," Time Correlated Single Photon Counting ", Academie Press, New York, 1984, pages 25 to 34 ”[reference 5].

Le rendement quantique de fluorescence correspond à la proportion de photons de luminescence émis par quantité de photons absorbés par le matériau hybride. Il est par exemple mesuré avec une sphère d'intégration en tant que module d'un spectrofluorimètre. Sans sphère d'intégration, le rendement quantique de fluorescence peut être déterminé par mesure relative de l'échantillon (voir par exemple le document « Rohwer, L. S., Martin, J. E. ; "Measuring the absolute guantum efficiency of luminescent materials", J. Lumin. 2005, 115, pages 77-90 » [référence 6]) vis-à-vis d'une solution de référence de sulfate de quinine (voir par exemple le document « Velapoli, R. A.; Mielenz, K. D., "A Fluorescence Standard Reference Material: Quinine Sulfate Dihydrate", Appl. Opt., 1981, 20, 1718. » [référence 7] disponible en ligne à l'adresse Internet suivante : https ://www.nist.gov/sites/default/files/documents/srm/SP260 -64.PDF).The quantum fluorescence yield corresponds to the proportion of luminescence photons emitted by the quantity of photons absorbed by the hybrid material. It is for example measured with an integration sphere as a module of a spectrofluorimeter. Without an integration sphere, the quantum fluorescence yield can be determined by relative measurement of the sample (see for example the document "Rohwer, LS, Martin, JE;" Measuring the absolute guantum efficiency of luminescent materials ", J. Lumin . 2005, 115, pages 77-90 "[reference 6]) vis-à-vis a reference solution of quinine sulfate (see for example the document" Velapoli, RA; Mielenz, KD, "A Fluorescence Standard Reference Material: Quinine Sulfate Dihydrate ", Appl. Opt., 1981, 20, 1718." [reference 7] available online at the following Internet address: https: //www.nist.gov/sites/default/files/documents / srm / SP260 -64.PDF).

Avantageusement, le fluorophore primaire supplémentaire peut avoir un spectre d'émission de fluorescence dont le centroïde est à une longueur d'onde comprise entre 355 nm et 365 nm, typiquement centrée vers 360 nm, de telle sorte que l'effet d'interaction soit optimal avec le fluorophore secondaire.Advantageously, the additional primary fluorophore can have a fluorescence emission spectrum, the centroid of which is at a wavelength between 355 nm and 365 nm, typically centered around 360 nm, so that the interaction effect is optimal with secondary fluorophore.

Le comptage de photon unique résolu en temps est une technique de spectroscopie permettant de mesurer la constante de décroissance de fluorescence de composés photoluminescents ou de leurs mélanges. Il consiste à exciter au moyen d'un faisceau lumineux de décroissance rapide (par rapport au rayonnement luminescent émis en retour à observer) un fluorophore ou un mélange fluorescent, puis à observer au moyen d'un monochromateur couplé à un photomultiplicateur la résultante de photoluminescence. Le matériau hybride de l'invention est plus particulièrement excité avec une fréquence faible (typiquement jusqu'à 1 MHz) pour éviter tout empilement d'impulsions de scintillation.Time resolved single photon counting is a spectroscopy technique for measuring the fluorescence decay constant of photoluminescent compounds or their mixtures. It consists in exciting by means of a rapidly decreasing light beam (compared to the luminescent radiation emitted in return to observe) a fluorophore or a fluorescent mixture, then in observing by means of a monochromator coupled to a photomultiplier the resultant of photoluminescence . The hybrid material of the invention is more particularly excited with a low frequency (typically up to 1 MHz) to avoid any stack of scintillation pulses.

Préférentiellement, le fluorophore primaire supplémentaire est choisi parmi le 2,5-diphényloxazole (PPO), le [para]-terphényle (pTP) , le [meta]-terphényle (mTP), le biphényle, le 2-phényl-5-(4-biphényl)-1,3,4-oxadiazole (PBD), le 2-(4'-t-butylphényl)-5-(4"-biphénylyl)-1,3,4-oxadiazole (Butyl-PBD), 1'anthracène, le [para]-quaterphényle, le tétraphénylbutadiène, le 2V-éthylcarbazole, le N-(2-éthylhexyl)carbazole, le 4-isopropylbiphényle, le [para]-sexiphényle, le 1-vinylbiphényle, le 2-vinylbiphényle, le 1-vinylnaphtalène, le 2-vinylnaphtalène, le 1-méthylnaphtalène, le 2V-vinylcarbazole, le méthacrylate de 9-anthracényle ou leurs mélanges.Preferably, the additional primary fluorophore is chosen from 2,5-diphenyloxazole (PPO), [para] -terphenyl (pTP), [meta] -terphenyl (mTP), biphenyl, 2-phenyl-5- ( 4-biphenyl) -1,3,4-oxadiazole (PBD), 2- (4'-t-butylphenyl) -5- (4 "-biphenylyl) -1,3,4-oxadiazole (Butyl-PBD), Anthracene, [para] -quaterphenyl, tetraphenylbutadiene, 2V-ethylcarbazole, N- (2-ethylhexyl) carbazole, 4-isopropylbiphenyl, [para] -sexiphenyl, 1-vinylbiphenyl, 2-vinylbiphenyl , 1-vinylnaphthalene, 2-vinylnaphthalene, 1-methylnaphthalene, 2V-vinylcarbazole, 9-anthracenyl methacrylate or mixtures thereof.

Plus particulièrement, le fluorophore primaire supplémentaire est le 2,5-diphényloxazole (PPO), le [para]-terphényle (pTP) ou leur mélange.More particularly, the additional primary fluorophore is 2,5-diphenyloxazole (PPO), [para] -terphenyl (pTP) or a mixture thereof.

Comme indiqué précédemment, le fluorophore primaire supplémentaire peut être lié de manière covalente à la matrice polymérique, par exemple via la polymérisation d'une fonction vinylique, allylique, acrylique ou méthacrylique portée par le fluorophore primaire supplémentaire. À titre d'exemple, 1-vinylbiphényle, le 2-vinylbiphényle, le 1-vinylnaphtalène, le 2-vinylnaphtalène, le 1-méthylnaphtalène, le 2V-vinylcarbazole peuvent être utilisés en vue d'être liés par liaison covalente afin de former un copolymère avec la matrice polymérique.As indicated previously, the additional primary fluorophore can be covalently linked to the polymer matrix, for example via the polymerization of a vinyl, allylic, acrylic or methacrylic function carried by the additional primary fluorophore. For example, 1-vinylbiphenyl, 2-vinylbiphenyl, 1-vinylnaphthalene, 2-vinylnaphthalene, 1-methylnaphthalene, 2V-vinylcarbazole can be used in order to be linked by covalent bond in order to form a copolymer with the polymer matrix.

Le mélange fluorescent incorporé peut en outre comprendre un fluorophore secondaire. Le fluorophore secondaire améliore encore la détection du rayonnement radioluminescent.The incorporated fluorescent mixture may further comprise a secondary fluorophore. The secondary fluorophore further improves the detection of radioluminescent radiation.

La concentration massique du fluorophore secondaire par rapport à la masse du matériau hybride peut être comprise entre 0,002 % et 0,5 % massique, préférentiellement entre 0,01 % et 0,2 % massique, encore plus préférentiellement entre 0,01 % et 0,1 % massique. À titre d'exemple, le fluorophore secondaire peut être choisi parmi le 1,4-di[2(5-phényloxazolyl)]benzène, le 1,4-bis-(2-méthylstyryl)-benzène, le 1,4-bis(4-méthyl-5-phényl-2-oxazolyl)benzène, le 9,10-diphénylanthracène ou leurs mélanges. La matrice polymérique comprend alors, par rapport à la masse du matériau hybride, 0,002 % massique à 0,2 % massique du fluorophore secondaire.The mass concentration of the secondary fluorophore relative to the mass of the hybrid material can be between 0.002% and 0.5% by mass, preferably between 0.01% and 0.2% by mass, even more preferably between 0.01% and 0 , 1% by mass. By way of example, the secondary fluorophore can be chosen from 1,4-di [2 (5-phenyloxazolyl)] benzene, 1,4-bis- (2-methylstyryl) -benzene, 1,4-bis (4-methyl-5-phenyl-2-oxazolyl) benzene, 9,10-diphenylanthracene or their mixtures. The polymer matrix then comprises, relative to the mass of the hybrid material, 0.002% by mass to 0.2% by mass of the secondary fluorophore.

Selon un premier mode de réalisation, le fluorophore secondaire peut être choisi de telle sorte qu'il ait un spectre d'absorption lumineuse et un spectre d'émission de fluorescence dont le centroïde est respectivement à une longueur d'onde comprise entre 330 nm et 380 nm et comprise entre 405 nm et 460 nm, et dont le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,5 et 1. Le fluorophore secondaire peut ainsi être choisi parmi le 1,4-bis(5-phényl-2-oxazolyl)benzène (POPOP), le 1,4-bis(4-méthyl-5-phényl-2-oxazolyl)benzène (diméthylPOPOP), le bis-méthylstyrylbenzène (bis-MSB) , le 9,10-diphénylanthracène (9,10-DPA) ou leurs mélanges. Les structures moléculaires de ces fluorophores secondaires sont illustrées ci-dessous.According to a first embodiment, the secondary fluorophore can be chosen such that it has a light absorption spectrum and a fluorescence emission spectrum whose centroid is respectively at a wavelength between 330 nm and 380 nm and between 405 nm and 460 nm, and whose quantum fluorescence yield in an apolar solvent is between 0.5 and 1. The secondary fluorophore can thus be chosen from 1,4-bis (5-phenyl- 2-oxazolyl) benzene (POPOP), 1,4-bis (4-methyl-5-phenyl-2-oxazolyl) benzene (dimethylPOPOP), bis-methylstyrylbenzene (bis-MSB), 9,10-diphenylanthracene ( 9.10-DPA) or mixtures thereof. The molecular structures of these secondary fluorophores are illustrated below.

Selon un deuxième mode de réalisation, le fluorophore secondaire peut être choisi de telle sorte qu'il ait un spectre d'absorption lumineuse et un spectre d'émission de fluorescence dont le centroïde est respectivement à une longueur d'onde comprise entre 330 nm et 380 nm et comprise entre 4 60 nm et 550 nm, et dont le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,5 et 1. Le fluorophore secondaire peut alors être choisi parmi la coumarine 6, la coumarine 7, la coumarine 30, la coumarine 102, la coumarine 151, la coumarine 314, la coumarine 334, la 3-hydroxyflavone ou leurs mélanges. LesAccording to a second embodiment, the secondary fluorophore can be chosen so that it has a light absorption spectrum and a fluorescence emission spectrum whose centroid is respectively at a wavelength between 330 nm and 380 nm and between 4 60 nm and 550 nm, and whose quantum fluorescence yield in an apolar solvent is between 0.5 and 1. The secondary fluorophore can then be chosen from coumarin 6, coumarin 7, coumarin 30, coumarin 102, coumarin 151, coumarin 314, coumarin 334, 3-hydroxyflavone or mixtures thereof. The

structures moléculaires de ces fluorophores secondaires sont illustrées ci-dessous.molecular structures of these secondary fluorophores are illustrated below.

Selon un troisième mode de réalisation, le fluorophore secondaire peut être choisi de telle sorte qu'il ait un spectre d'absorption lumineuse et un spectre d'émission de fluorescence dont le centroïde est respectivement à une longueur d'onde comprise entre 330 nm et 380 nm et comprise entre 550 nm et 630 nm, et dont le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,5 et 1. Le fluorophore secondaire peut alors être choisi parmi le rouge de Nil (« Nile red »), la rhodamine B ou un de ses sels, le 4-(dicyanométhylène)-2-méthyl-6-(4-diméthylaminostyryl)-4H-pyrane (DCM), le pyrrométhène 580, toute molécule de type N-alkyl ou N-alkyl ou 27-aryl-pérylènediimide (comme par exemple le 2V,2V'-bis(2,5-di-tert-butylphényl)-3,4,9,10-pérylènedicarboximide). Les structures moléculaires de ces fluorophores secondaires sont illustrées ci-après.According to a third embodiment, the secondary fluorophore can be chosen such that it has a light absorption spectrum and a fluorescence emission spectrum whose centroid is respectively at a wavelength between 330 nm and 380 nm and between 550 nm and 630 nm, and whose quantum fluorescence yield in an apolar solvent is between 0.5 and 1. The secondary fluorophore can then be chosen from Nile red ("Nile red"), rhodamine B or a salt thereof, 4- (dicyanomethylene) -2-methyl-6- (4-dimethylaminostyryl) -4H-pyrane (DCM), pyrromethene 580, any molecule of the N-alkyl or N-alkyl type or 27-aryl-perylenediimide (such as, for example, 2V, 2V'-bis (2,5-di-tert-butylphenyl) -3,4,9,10-perylenedicarboximide). The molecular structures of these secondary fluorophores are illustrated below.

L'invention concerne également un procédé de fabrication par polymérisation, via un milieu de polymérisation, du matériau hybride de l'invention pouvant être tel que défini dans la présente description, notamment selon une ou plusieurs des variantes décrites pour ce matériau.The invention also relates to a process for the manufacture by polymerization, via a polymerization medium, of the hybrid material of the invention which may be as defined in the present description, in particular according to one or more of the variants described for this material.

Le procédé de fabrication d'un matériau hybride par polymérisation comprend les étapes successives suivantes : a) disposer d'un milieu de polymérisation comprenant : des monomères, des oligomères ou leurs mélanges destinés à former au moins un polymère constitutif de la matrice polymérique pouvant être telle que définie dans la présente description, notamment selon une ou plusieurs des variantes décrites pour cette matrice polymérique ;The process for manufacturing a hybrid material by polymerization comprises the following successive stages: a) providing a polymerization medium comprising: monomers, oligomers or their mixtures intended to form at least one polymer constituting the polymer matrix which can be as defined in the present description, in particular according to one or more of the variants described for this polymer matrix;

un mélange fluorescent liquide comprenant en concentration molaire par rapport au nombre total de moles de fluorophore primaire dans le mélange fluorescent liquide i) 80 % à 99,6 % molaire d'un fluorophore primaire principal constitué de naphtalène et ii) 0,4 % à 20 % molaire d'un fluorophore primaire supplémentaire dont le centroïde du spectre d'absorption lumineuse et du spectre d'émission de fluorescence ont respectivement une longueur d'onde comprise entre 250 nm et 340 nm et comprise entre 330 nm et 380 nm, la constante de décroissance de fluorescence est comprise entre 1 ns et 10 ns, et le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,2 et 1, préférentiellement compris entre 0,5 et 1 ; b) polymériser le milieu de polymérisation afin d'obtenir le matériau hybride.a liquid fluorescent mixture comprising in molar concentration relative to the total number of moles of primary fluorophore in the liquid fluorescent mixture i) 80% to 99.6% by mol of a main primary fluorophore consisting of naphthalene and ii) 0.4% to 20 mol% of an additional primary fluorophore, the centroid of the light absorption spectrum and of the fluorescence emission spectrum having respectively a wavelength between 250 nm and 340 nm and between 330 nm and 380 nm, the fluorescence decay constant is between 1 ns and 10 ns, and the quantum fluorescence yield in an apolar solvent is between 0.2 and 1, preferably between 0.5 and 1; b) polymerizing the polymerization medium in order to obtain the hybrid material.

Au cours de l'étape b) de polymérisation d'un précurseur du polymère (à savoir un précurseur tel que les monomères et/ou les oligomères précités), les fluorophores primaires principal et supplémentaire, ainsi que tout autre composé présent dans le milieu de polymérisation, sont généralement piégés et répartis de manière homogène dans la matrice polymérique en formation. Dès lors, dans la présente description, le « mélange fluorescent liquide » est le mélange fluorescent comprenant le fluorophore primaire principal et le fluorophore primaire supplémentaire et qui est contenu dans le milieu de polymérisation avant de réaliser l'étape b).During step b) of polymerization of a precursor of the polymer (namely a precursor such as the aforementioned monomers and / or oligomers), the main and additional primary fluorophores, as well as any other compound present in the medium of polymerization, are generally trapped and distributed homogeneously in the polymer matrix in formation. Therefore, in the present description, the “liquid fluorescent mixture” is the fluorescent mixture comprising the primary primary fluorophore and the additional primary fluorophore and which is contained in the polymerization medium before performing step b).

Le « mélange fluorescent incorporé » désigne le mélange fluorescent comprenant le fluorophore primaire principal et le fluorophore primaire supplémentaire et qui est incorporé dans le matériau hybride après l'étape b) de polymérisation, par exemple par greffage ou dispersion.The “incorporated fluorescent mixture” designates the fluorescent mixture comprising the main primary fluorophore and the additional primary fluorophore and which is incorporated into the hybrid material after step b) of polymerization, for example by grafting or dispersion.

Le « mélange fluorescent pour extrusion » désigne le mélange fluorescent comprenant le fluorophore primaire principal et le fluorophore primaire supplémentaire qui est contenu dans le mélange d'extrusion contenant par ailleurs des ingrédients polymérisés destinés à former une matrice polymérique.The “fluorescent mixture for extrusion” designates the fluorescent mixture comprising the main primary fluorophore and the additional primary fluorophore which is contained in the extrusion mixture further containing polymerized ingredients intended to form a polymer matrix.

Le milieu de polymérisation ne comprend généralement pas de solvant. Le procédé de fabrication est alors un procédé dit de « polymérisation en masse ». Néanmoins, à titre optionnel, le milieu de polymérisation peut en outre comprendre un solvant de polymérisation. Le procédé de fabrication est alors généralement réalisé à reflux du solvant. Le solvant du milieu de polymérisation peut être choisi parmi le xylène, le chloroforme, le dichlorométhane, le chlorobenzène, le benzène, le tétrachlorométhane ou leurs mélanges.The polymerization medium generally does not include a solvent. The manufacturing process is then a so-called "mass polymerization" process. However, as an option, the polymerization medium can also comprise a polymerization solvent. The manufacturing process is then generally carried out at reflux of the solvent. The solvent for the polymerization medium can be chosen from xylene, chloroform, dichloromethane, chlorobenzene, benzene, tetrachloromethane or their mixtures.

Les monomères ou les oligomères peuvent comprendre au moins un groupe aromatique, (méth)acrylique ou vinylique. Au moins un monomère peut être choisi parmi le styrène, le vinyltoluène, le vinylxylène, le 1-vinylbiphényle, le 2-vinylbiphényle, le 1-vinylnaphtalène, le 2-vinylnaphtalène, le 1-méthylnaphtalène, le 27-vinylcarbazole, le (méth)acrylate de méthyle, l'acide (méth)acrylique ou le (méth)acrylate de 2-hydroxyéthyle.The monomers or oligomers can comprise at least one aromatic, (meth) acrylic or vinyl group. At least one monomer can be chosen from styrene, vinyltoluene, vinylxylene, 1-vinylbiphenyl, 2-vinylbiphenyl, 1-vinylnaphthalene, 2-vinylnaphthalene, 1-methylnaphthalene, 27-vinylcarbazole, (meth ) methyl acrylate, (meth) acrylic acid or 2-hydroxyethyl (meth) acrylate.

Le milieu de polymérisation peut quant à lui comprendre 1 % massique à 25 % massique (voire 1 % massique à 5 % massique) du mélange fluorescent liquide.The polymerization medium can in turn comprise 1% by mass to 25% by mass (or even 1% by mass at 5% by mass) of the liquid fluorescent mixture.

Le mélange fluorescent liquide peut comprendre 90 % à 99,1 % molaire (voire 96 % à 99,1 % molaire) du fluorophore primaire principal.The liquid fluorescent mixture can comprise 90% to 99.1% molar (or even 96% to 99.1% molar) of the main primary fluorophore.

Le milieu de polymérisation peut en outre comprendre au moins une espèce chimique destinée à être incorporée au matériau hybride pour lui conférer ou améliorer des propriétés particulières (par exemple un fluorophore secondaire), et/ou au moins une espèce destinée à être consommée ou modifiée au cours de l'étape b) de polymérisation (par exemple un agent de réticulation, un initiateur de polymérisation).The polymerization medium can also comprise at least one chemical species intended to be incorporated into the hybrid material to give it or improve particular properties (for example a secondary fluorophore), and / or at least one species intended to be consumed or modified at during step b) of polymerization (for example a crosslinking agent, a polymerization initiator).

Le milieu de polymérisation peut comprendre : un fluorophore secondaire, typiquement selon une concentration massique comprise entre 0,002 % et 0,5 % massique, voire 0,002 % massique à 0,2 % massique ; et/ou un agent de réticulation, typiquement selon une concentration massique comprise entre 0,1 % et 20 % massique, voire 0,001 % massique à 1 % massique ; et/ou - un initiateur de polymérisation, typiquement selon une concentration de 0,001 % massique à 1 % massique.The polymerization medium can comprise: a secondary fluorophore, typically according to a mass concentration of between 0.002% and 0.5% by mass, or even 0.002% by mass at 0.2% by mass; and / or a crosslinking agent, typically according to a mass concentration of between 0.1% and 20% by mass, or even 0.001% by mass to 1% by mass; and / or - a polymerization initiator, typically according to a concentration of 0.001% by mass to 1% by mass.

Le fluorophore primaire supplémentaire, le fluorophore secondaire et/ou l'agent de réticulation peuvent également être tels que définis selon une ou plusieurs des variantes décrites dans la présente description.The additional primary fluorophore, the secondary fluorophore and / or the crosslinking agent can also be as defined according to one or more of the variants described in the present description.

La réaction de polymérisation selon l'étape b) peut être menée selon les conditions usuellement employées par l'homme du métier.The polymerization reaction according to step b) can be carried out according to the conditions usually employed by a person skilled in the art.

Par exemple, comme indiqué dans la demande de brevet ÜO 2013076281 [référence 8], l'initiateur de polymérisation peut être choisi parmi un composé peroxyde (par exemple le peroxyde de benzoyle), un composé nitrile (par exemple 1'azo(bis)isobutyronitrile (AIBN)) ou leurs mélanges. Lorsque la réaction de polymérisation est réalisée notamment avec des monomères méthacrylates, elle peut être induite en chauffant le milieu de polymérisation à une température adaptée (généralement comprise entre 40 °C et 140 °C), ou en dopant le milieu de polymérisation par du 2,2-diméthoxy-2-phénylacétophénone en tant qu'initiateur de polymérisation puis en réalisant une irradiation sous UV (par exemple, à une longueur d'onde de 355 nm). La réaction de polymérisation en présence de monomères styréniques peut être induite thermiquement, typiquement par chauffage entre 40 °C et 140 °C.For example, as indicated in patent application ÜO 2013076281 [reference 8], the polymerization initiator can be chosen from a peroxide compound (for example benzoyl peroxide), a nitrile compound (for example azo (bis) isobutyronitrile (AIBN)) or mixtures thereof. When the polymerization reaction is carried out in particular with methacrylate monomers, it can be induced by heating the polymerization medium to a suitable temperature (generally between 40 ° C and 140 ° C), or by doping the polymerization medium with 2 , 2-dimethoxy-2-phenylacetophenone as a polymerization initiator then by performing irradiation under UV (for example, at a wavelength of 355 nm). The polymerization reaction in the presence of styrenic monomers can be thermally induced, typically by heating between 40 ° C and 140 ° C.

Le procédé de fabrication du matériau hybride par polymérisation de l'invention peut être tel que, au cours de l'étape b) de polymérisation, le milieu de polymérisation est chauffé à une température de polymérisation comprise entre 100 °C et 140 °C (pendant une durée suffisante pour que la polymérisation soit complète, en général pendant 24 heures) , puis refroidi selon une vitesse de 10 °C à 20 °C par jour (généralement pour atteindre la température ambiante, typiquement de 20 ° C) jusqu'à obtention du matériau hybride.The process for manufacturing the hybrid material by polymerization of the invention can be such that, during step b) of polymerization, the polymerization medium is heated to a polymerization temperature of between 100 ° C. and 140 ° C. ( for a sufficient time for the polymerization to be complete, generally for 24 hours), then cooled at a rate of 10 ° C to 20 ° C per day (generally to reach room temperature, typically 20 ° C) to obtaining the hybrid material.

Par exemple, le milieu de polymérisation peut être chauffé pendant 24 heures à 140 °C, puis refroidi selon une vitesse de 20 °C par jour jusqu'à revenir à 20 °C.For example, the polymerization medium can be heated for 24 hours at 140 ° C., then cooled at a rate of 20 ° C. per day until it returns to 20 ° C.

Les étapes a) et b) du procédé de fabrication par polymérisation via un milieu de polymérisation de l'invention peuvent être réalisées dans un moule afin d'obtenir une pièce telle que définie dans la présente description, ou une ébauche de cette pièce.Steps a) and b) of the manufacturing process by polymerization via a polymerization medium of the invention can be carried out in a mold in order to obtain a part as defined in the present description, or a blank of this part.

Le procédé de fabrication de l'invention par polymérisation via un milieu de polymérisation peut comprendre en outre une étape c) au cours de laquelle le matériau hybride ou l'ébauche de la pièce est usinée afin d'obtenir la pièce telle que définie dans la présente description. Cette étape d'usinage consiste par exemple à rectifier les faces (par exemple au tour), puis à les polir. L'invention concerne également un matériau hybride obtenu ou susceptible d'être obtenu par le procédé de fabrication par polymérisation d'un matériau hybride via un milieu de polymérisation, notamment selon une ou plusieurs des variantes décrites pour ce procédé. L'invention concerne également une pièce pour la détection par scintillation plastique comprenant un matériau hybride pouvant être tel que défini selon une ou plusieurs des variantes décrites dans la présente description pour ce matériau.The manufacturing process of the invention by polymerization via a polymerization medium may further comprise a step c) during which the hybrid material or the blank of the part is machined in order to obtain the part as defined in the present description. This machining step consists, for example, of rectifying the faces (for example by lathe), then of polishing them. The invention also relates to a hybrid material obtained or capable of being obtained by the process for the manufacture by polymerization of a hybrid material via a polymerization medium, in particular according to one or more of the variants described for this process. The invention also relates to a part for detection by plastic scintillation comprising a hybrid material which may be as defined according to one or more of the variants described in this description for this material.

De manière générale, la pièce pour la détection par scintillation plastique est ainsi composée en tout ou partie d'un matériau hybride comprenant : - une matrice polymérique ; et, - un mélange fluorescent incorporé dans la matrice polymérique et comprenant en concentration molaire par rapport au nombre total de moles de fluorophore primaire dans le mélange fluorescent incorporé i) 80 % à 99, 6 % molaire d'un fluorophore primaire principal constitué de naphtalène et ii) 0,4 % à 20 % molaire d'un fluorophore primaire supplémentaire dont le centroïde du spectre d'absorption lumineuse et du spectre d'émission de fluorescence ont respectivement une longueur d'onde comprise entre 250 nm et 340 nm et comprise entre 330 nm et 380 nm (voire entre 355 nm et 365 nm), la constante de décroissance de fluorescence est comprise entre 1 ns et 10 ns, et le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,2 et 1 (voire entre 0,5 et 1).In general, the part for detection by plastic scintillation is thus composed in whole or in part of a hybrid material comprising: - a polymer matrix; and, - a fluorescent mixture incorporated into the polymer matrix and comprising in molar concentration relative to the total number of moles of primary fluorophore in the incorporated fluorescent mixture i) 80% to 99.6 mol% of a main primary fluorophore consisting of naphthalene and ii) 0.4% to 20 mol% of an additional primary fluorophore, the centroid of the light absorption spectrum and the fluorescence emission spectrum of which have respectively a wavelength between 250 nm and 340 nm and comprised between 330 nm and 380 nm (or even between 355 nm and 365 nm), the fluorescence decay constant is between 1 ns and 10 ns, and the quantum fluorescence yield in an apolar solvent is between 0.2 and 1 ( even between 0.5 and 1).

Cette pièce peut être une unité (telle que par exemple une fibre optique) ou une sous-unité d'un dispositif pour la détection par scintillation plastique (par exemple le compartiment hybride d'un détecteur de type phoswich).This part can be a unit (such as for example an optical fiber) or a sub-unit of a device for detection by plastic scintillation (for example the hybrid compartment of a phoswich type detector).

La matrice polymérique du matériau hybride composant tout ou partie de la pièce peut être composée en totalité ou en partie d'au moins un polymère comprenant des unités répétitives issues de la polymérisation de monomères comprenant au moins un groupe aromatique, (méth)acrylique ou vinylique et/ou elle peut être constituée en totalité ou en partie d'au moins un polymère réticulé.The polymer matrix of the hybrid material making up all or part of the part can be composed wholly or in part of at least one polymer comprising repeating units resulting from the polymerization of monomers comprising at least one aromatic, (meth) acrylic or vinyl group. and / or it can consist entirely or in part of at least one crosslinked polymer.

Au moins un monomère destiné à former la matrice polymérique est choisi parmi le styrène, le vinyltoluène, le vinylxylène, le 1-vinylbiphényle, le 2-vinylbiphényle, le 1-vinylnaphtalène, le 2-vinylnaphtalène, le 1-méthylnaphtalène, le 2V-vinylcarbazole, le (méth) acrylate de méthyle, l'acide (méth)acrylique ou le (méth)acrylate de 2-hydroxyéthyle. De préférence, le monomère est le styrène ou le vinyltoluène.At least one monomer intended to form the polymer matrix is chosen from styrene, vinyltoluene, vinylxylene, 1-vinylbiphenyl, 2-vinylbiphenyl, 1-vinylnaphthalene, 2-vinylnaphthalene, 1-methylnaphthalene, 2V- vinylcarbazole, methyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid or 2-hydroxyethyl (meth) acrylate. Preferably, the monomer is styrene or vinyltoluene.

La pièce pour la détection par scintillation plastique de l'invention peut se présenter selon les variantes suivantes, éventuellement combinées : - le matériau hybride comprend 1 % massique à 25 % massique (voire 1 % massique à 5 % massique) du mélange fluorescent incorporé, et/ou ; le mélange fluorescent incorporé comprend 90 % à 99,1 % molaire (voire 96 % à 99,1 % molaire) du fluorophore primaire principal, et/ou ; - le fluorophore primaire supplémentaire est lié de manière covalente à la matrice polymérique, et/ou ; - le fluorophore primaire supplémentaire est choisi parmi le 2,5-diphényloxazole (PPO), le [para]-terphényle (pTP) , le [meta]-terphényle (mTP), le biphényle, le 2-phényl-5-(4-biphényl)-1,3,4-oxadiazole (PBD), le 2-(4'-t-butylphényl)-5-(4"-biphénylyl)-1,3,4-oxiadiazole (Butyl-PBD) , l'anthracène, le [para]-quaterphényle, le tétraphénylbutadiène, le 2V-éthylcarbazole, le N- (2-éthylhexyl)carbazole, le 4-isopropylbiphényle, le [para] -sexiphényle, le 1-vinylbiphényle, le 2-vinylbiphényle, le 1-vinylnaphtalène, le 2-vinylnaphtalène, le 1-méthylnaphtalène, le 2V-vinylcarbazole, le méthacrylate de 9-anthracényle ou leurs mélanges ; le fluorophore primaire supplémentaire étant de préférence le 2,5-diphényloxazole (PPO), le [para]-terphényle (pTP) ou leur mélange.The part for the detection by plastic scintillation of the invention can be presented according to the following variants, possibly combined: the hybrid material comprises 1% by mass at 25% by mass (or even 1% by mass at 5% by mass) of the incorporated fluorescent mixture, and or ; the incorporated fluorescent mixture comprises 90% to 99.1% molar (or even 96% to 99.1% molar) of the main primary fluorophore, and / or; - the additional primary fluorophore is covalently linked to the polymer matrix, and / or; - the additional primary fluorophore is chosen from 2,5-diphenyloxazole (PPO), [para] -terphenyl (pTP), [meta] -terphenyl (mTP), biphenyl, 2-phenyl-5- (4 -biphenyl) -1,3,4-oxadiazole (PBD), 2- (4'-t-butylphenyl) -5- (4 "-biphenylyl) -1,3,4-oxiadiazole (Butyl-PBD), l anthracene, [para] -quaterphenyl, tetraphenylbutadiene, 2V-ethylcarbazole, N- (2-ethylhexyl) carbazole, 4-isopropylbiphenyl, [para] -sexiphenyl, 1-vinylbiphenyl, 2-vinylbiphenyl, 1-vinylnaphthalene, 2-vinylnaphthalene, 1-methylnaphthalene, 2V-vinylcarbazole, 9-anthracenyl methacrylate or mixtures thereof; the additional primary fluorophore preferably being 2,5-diphenyloxazole (PPO), ] -terphenyl (pTP) or a mixture thereof.

Le mélange fluorescent incorporé du matériau hybride de la pièce peut comprendre en outre un fluorophore secondaire, par exemple à une concentration massique par rapport à la masse du matériau hybride qui est comprise entre 0,002 % et 0,5 % massique, voire 0,01 % massique à 0,2 % massique du fluorophore secondaire.The incorporated fluorescent mixture of the hybrid material of the part may also comprise a secondary fluorophore, for example at a mass concentration relative to the mass of the hybrid material which is between 0.002% and 0.5% by mass, or even 0.01% 0.2 mass% by mass of the secondary fluorophore.

Le fluorophore primaire peut être choisi parmi le 1,4-di[2(5-phényloxazolyl)]benzène, le 1,4-bis-(2-méthylstyryl)-benzène, le 1,4-bis(4-méthyl-5-phényl-2-oxazolyl)benzène, le 9,10-diphénylanthracène ou leurs mélanges.The primary fluorophore can be chosen from 1,4-di [2 (5-phenyloxazolyl)] benzene, 1,4-bis- (2-methylstyryl) -benzene, 1,4-bis (4-methyl-5 -phenyl-2-oxazolyl) benzene, 9,10-diphenylanthracene or their mixtures.

Selon un premier mode de réalisation, le fluorophore secondaire a un spectre d'absorption lumineuse et un spectre d'émission de fluorescence dont le centroïde est respectivement à une longueur d'onde comprise entre 330 nm et 380 nm et comprise entre 405 nm et 460 nm, et dont le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,5 et 1.According to a first embodiment, the secondary fluorophore has a light absorption spectrum and a fluorescence emission spectrum whose centroid is respectively at a wavelength between 330 nm and 380 nm and between 405 nm and 460 nm, and whose quantum fluorescence yield in an apolar solvent is between 0.5 and 1.

Dans ce cas, le fluorophore secondaire peut être choisi parmi le 1,4-bis(5-phenyl-2-oxazolyl)benzène (POPOP), le 1,4-bis(4-methyl-5-phenyl-2-oxazolyl)benzène (diméthylPOPOP), le bis-méthylstyrylbenzène (bis-MSB), le 9,10-diphénylanthracène (9,10-DPA) ou leurs mélanges.In this case, the secondary fluorophore can be chosen from 1,4-bis (5-phenyl-2-oxazolyl) benzene (POPOP), 1,4-bis (4-methyl-5-phenyl-2-oxazolyl) benzene (dimethylPOPOP), bis-methylstyrylbenzene (bis-MSB), 9,10-diphenylanthracene (9,10-DPA) or their mixtures.

Selon un deuxième mode de réalisation, le fluorophore secondaire a un spectre d'absorption lumineuse et un spectre d'émission de fluorescence dont le centroïde est respectivement à une longueur d'onde comprise entre 330 nm et 380 nm et comprise entre 460 nm et 550 nm, et dont le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,5 et 1.According to a second embodiment, the secondary fluorophore has a light absorption spectrum and a fluorescence emission spectrum, the centroid of which is respectively at a wavelength between 330 nm and 380 nm and between 460 nm and 550 nm, and whose quantum fluorescence yield in an apolar solvent is between 0.5 and 1.

Dans ce cas, le fluorophore secondaire peut être choisi parmi la coumarine 6, la coumarine 7, la coumarine 30, la coumarine 102, la coumarine 151 la coumarine 314, la coumarine 334, la 3-hydroxyflavone ou leurs mélanges.In this case, the secondary fluorophore can be chosen from coumarin 6, coumarin 7, coumarin 30, coumarin 102, coumarin 151 coumarin 314, coumarin 334, 3-hydroxyflavone or their mixtures.

Selon un troisième mode de réalisation, le fluorophore secondaire a un spectre d'absorption lumineuse et un spectre d'émission de fluorescence dont le centroïde est respectivement à une longueur d'onde comprise entre 330 nm et 380 nm et comprise entre 550 nm et 630 nm, et dont le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,5 et 1.According to a third embodiment, the secondary fluorophore has a light absorption spectrum and a fluorescence emission spectrum whose centroid is respectively at a wavelength between 330 nm and 380 nm and between 550 nm and 630 nm, and whose quantum fluorescence yield in an apolar solvent is between 0.5 and 1.

Dans ce cas, le fluorophore secondaire peut être choisi parmi le rouge de Nil, la rhodamine B ou un de ses sels, le 4-(Dicyanométhylène)-2-méthyl-6-(4-diméthylaminostyryl)-4H-pyrane, le pyrrométhène 580, ou un U-alkyl ou D-aryl-pérylènediimide.In this case, the secondary fluorophore can be chosen from Nile red, rhodamine B or one of its salts, 4- (Dicyanomethylene) -2-methyl-6- (4-dimethylaminostyryl) -4H-pyrane, pyrromethene 580, or a U-alkyl or D-aryl-perylenediimide.

De par la possibilité de varier la proportion relative entre le fluorophore primaire principal et le fluorophore primaire supplémentaire, le matériau hybride (et donc la pièce pour la détection par scintillation plastique) peut avoir une constante de décroissance de fluorescence comprise entre 10 ns et 90 ns (voire entre 15 ns et 80 ns).Due to the possibility of varying the relative proportion between the primary primary fluorophore and the additional primary fluorophore, the hybrid material (and therefore the part for detection by plastic scintillation) can have a fluorescence decay constant of between 10 ns and 90 ns (even between 15 ns and 80 ns).

La pièce peut avoir une grande variété de formes, par exemple une forme parallélépipédique ou cylindrique.The part can have a wide variety of shapes, for example a parallelepiped or cylindrical shape.

La pièce de forme parallélépipédique est par exemple un compartiment scintillateur plastique apte à être incorporé dans un dispositif pour la détection par scintillation plastique.The rectangular-shaped part is for example a plastic scintillator compartment capable of being incorporated into a device for detection by plastic scintillation.

Lorsque la pièce a une forme cylindrique, et entre par exemple dans la composition d'un pilier de scintillateur plastique, elle peut avoir une section carrée ou rectangulaire.When the part has a cylindrical shape, and enters for example the composition of a plastic scintillator pillar, it can have a square or rectangular section.

Lorsque la pièce de forme cylindrique est par exemple une fibre optique scintillante (auquel cas le matériau hybride comprend une matrice polymérique constituée en totalité ou en partie d'au moins un polymère qui n'est pas réticulé), elle peut avoir une section circulaire, elliptique ou hexagonale.When the part of cylindrical shape is for example a scintillating optical fiber (in which case the hybrid material comprises a polymer matrix made up wholly or in part of at least one polymer which is not crosslinked), it may have a circular section, elliptical or hexagonal.

Une fibre optique est un guide d'onde qui exploite les propriétés réfractrices de la lumière. Elle est habituellement constituée d'un cœur entouré d'une gaine. Le cœur de la fibre a un indice de réfraction légèrement plus élevé (différence de quelques millièmes) que la gaine. La lumière se trouve donc entièrement réfléchie de multiples fois à l'interface entre le matériau de la fibre interne constituant le cœur est le matériau de gainage par réflexion totale interne.An optical fiber is a waveguide which exploits the refractive properties of light. It usually consists of a heart surrounded by a sheath. The core of the fiber has a slightly higher refractive index (difference of a few thousandths) than the sheath. The light is therefore fully reflected multiple times at the interface between the material of the internal fiber constituting the core is the sheathing material by total internal reflection.

La fibre optique scintillante en tant que pièce de l'invention 10 peut comprendre une fibre polymère 11 composée en tout ou partie du matériau hybride et pourvue ou non d'une gaine 12 recouvrant la fibre polymère et composée en tout ou partie d'un matériau de gainage pour fibre optique dont l'indice de réfraction est inférieur à celui du matériau hybride, le matériau hybride comprenant une matrice polymérique constituée en totalité ou en partie d'au moins un polymère qui n'est pas réticulé.The scintillating optical fiber as a part of the invention 10 may comprise a polymer fiber 11 composed in whole or in part of the hybrid material and whether or not provided with a sheath 12 covering the polymer fiber and composed in whole or in part of a material cladding for optical fiber whose refractive index is lower than that of the hybrid material, the hybrid material comprising a polymer matrix consisting wholly or in part of at least one polymer which is not crosslinked.

Plusieurs fibres optiques scintillantes peuvent être réunies en faisceau de fibres.Several scintillating optical fibers can be combined in a fiber bundle.

La présence d'une gaine n'est pas obligatoire. Par exemple, lorsque la pièce a pour but de détecter une particule alpha, la fibre optique scintillante est composée uniquement d'une fibre interne polymère dépourvue de gaine pour éviter que l'énergie du rayonnement incident soit majoritairement absorbée par la gaine. Néanmoins, le plus souvent, la fibre optique scintillante comprend une gaine dont le matériau de gainage est un matériau usuellement utilisé pour une fibre optique, en particulier scintillante. Par exemple, le matériau de gainage est choisi parmi le poly(méthacrylate de méthyle), le poly(méthacrylate de benzyle), le poly(méthacrylate de trifluorométhyle), le poly(méthacrylate de trifluoroéthyle) ou leurs mélanges. L'invention concerne également un procédé de fabrication par extrusion d'une pièce pour la détection par scintillation plastique et composée en tout ou partie d'un matériau hybride, la pièce pouvant être telle que définie selon une ou plusieurs des variantes décrites dans la présente description, le procédé comprenant les étapes successives suivantes : a') disposer d'un mélange d'extrusion comprenant : - des ingrédients polymérisés destinés à former une matrice polymérique telle que définie dans la présente description, notamment selon une ou plusieurs des variantes décrites, à l'exception du cas où la matrice polymérique est constituée en totalité ou en partie (de préférence plus de 10 % en masse de polymère dans la matrice polymérique) d'au moins un polymère réticulé ; - un mélange fluorescent pour extrusion comprenant en concentration molaire par rapport au nombre total de moles de fluorophore primaire dans le mélange fluorescent pour extrusion i) 80 % à 99,6 % molaire (voire 90 % à 99,1 % molaire, voire 96 % à 99,1 % molaire) d'un fluorophore primaire principal constitué de naphtalène et ii) 0,4 % à 20 % molaire d'un fluorophore primaire supplémentaire dont le centroïde du spectre d'absorption lumineuse et du spectre d'émission de fluorescence ont respectivement une longueur d'onde comprise entre 250 nm et 340 nm et comprise entre 330 nm et 380 nm, la constante de décroissance de fluorescence est comprise entre 1 ns et 10 ns, et le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,2 et 1 ; b') sous une atmosphère d'extrusion à une température d'extrusion comprise entre 170 °C et 200 °C, extruder le mélange d'extrusion au travers d'une filière afin d'obtenir la pièce composée en tout ou partie d'un matériau hybride.The presence of a sheath is not compulsory. For example, when the object is to detect an alpha particle, the scintillating optical fiber is composed only of an internal polymer fiber without a sheath to avoid that the energy of the incident radiation is mainly absorbed by the sheath. However, most often, the scintillating optical fiber comprises a sheath whose sheathing material is a material usually used for an optical fiber, in particular scintillating. For example, the sheathing material is chosen from poly (methyl methacrylate), poly (benzyl methacrylate), poly (trifluoromethyl methacrylate), poly (trifluoroethyl methacrylate) or mixtures thereof. The invention also relates to a method of manufacturing by extrusion of a part for detection by plastic scintillation and composed in whole or in part of a hybrid material, the part can be as defined according to one or more of the variants described in the present description, the process comprising the following successive stages: a ') having an extrusion mixture comprising: - polymerized ingredients intended to form a polymer matrix as defined in the present description, in particular according to one or more of the variants described, with the exception of the case where the polymer matrix consists wholly or in part (preferably more than 10% by weight of polymer in the polymer matrix) of at least one crosslinked polymer; - a fluorescent mixture for extrusion comprising in molar concentration relative to the total number of moles of primary fluorophore in the fluorescent mixture for extrusion i) 80% to 99.6% molar (or even 90% to 99.1% molar, even 96% 99.1 mol%) of a primary primary fluorophore consisting of naphthalene and ii) 0.4% to 20 mol% of an additional primary fluorophore including the centroid of the light absorption spectrum and the fluorescence emission spectrum have respectively a wavelength between 250 nm and 340 nm and between 330 nm and 380 nm, the fluorescence decay constant is between 1 ns and 10 ns, and the quantum yield of fluorescence in an apolar solvent is understood between 0.2 and 1; b ') under an extrusion atmosphere at an extrusion temperature between 170 ° C and 200 ° C, extrude the extrusion mixture through a die in order to obtain the part composed in whole or in part of a hybrid material.

Un procédé de fabrication par extrusion est essentiellement un procédé de transformation d'ingrédients polymérisés, qui une fois ramollis ou en état de fusion grâce à la chaleur, sont poussés en continu à travers une filière qui donne sa géométrie au profilé à base de polymère obtenu à l'issue du procédé. Le procédé d'extrusion est bien connu de l'homme du métier : il est décrit par exemple dans le document « Techniques de l'ingénieur, Extrusion -extrusion monovis (partie 1), Référence AM3650, publication de 2002 » [référence 9] .An extrusion manufacturing process is essentially a process for the transformation of polymerized ingredients, which, once softened or in a molten state by heat, are continuously pushed through a die which gives its geometry to the polymer-based profile obtained. at the end of the process. The extrusion process is well known to those skilled in the art: it is described for example in the document "Engineering techniques, Single-screw extrusion-extrusion (part 1), Reference AM3650, publication of 2002" [reference 9] .

Les ingrédients polymérisés pouvant être utilisés sont formés à partir d'un ou plusieurs polymères qui présentent une stabilité thermique telle que le polymère ne soit pas dégradé à la température requise pour l'extrusion, qui dépend de la température de transition vitreuse. Leur composition chimique est identique à celle de la matrice polymérique.The polymerizable ingredients which can be used are formed from one or more polymers which have a thermal stability such that the polymer is not degraded at the temperature required for extrusion, which depends on the glass transition temperature. Their chemical composition is identical to that of the polymer matrix.

Les ingrédients polymérisés sont généralement sous forme solide, en particulier sous forme de granulés. L'étape b') d'extrusion peut être réalisée au moyen d'une extrudeuse (par exemple une extrudeuse de type monovis, bivis, ou multivis) ou d'un comalaxeur. Typiquement, la filière est positionnée à la sortie de 1'extrudeuse. L'atmosphère d'extrusion peut être chimiquement inerte vis-à-vis du mélange d'extrusion. Une telle atmosphère limite ou évite l'oxydation de la matrice polymérique obtenue. Elle comprend par exemple de l'azote ou un gaz rare, tel que par exemple l'argon.The polymerized ingredients are generally in solid form, in particular in the form of granules. Extrusion step b ′) can be carried out by means of an extruder (for example a single screw, twin screw, or multi screw type extruder) or a co-mixer. Typically, the die is positioned at the outlet of the extruder. The extrusion atmosphere can be chemically inert to the extrusion mixture. Such an atmosphere limits or avoids the oxidation of the polymer matrix obtained. It includes for example nitrogen or a rare gas, such as for example argon.

Typiquement, le procédé d'extrusion de l'invention est réalisé à une température d'extrusion inférieure à 218 °C qui est la température d'évaporation du naphtalène à pression atmosphérique, mais à une température suffisamment élevée pour ramollir ou mettre en fusion les ingrédients polymérisés, par exemple à une température d'extrusion comprise entre 170 °C et 200 °C. L'étape b') d'extrusion peut être réalisée au moyen d'une extrudeuse (par exemple de type monovis, bivis ou multivis) ou d'un comalaxeur. L'invention concerne également un procédé de fabrication par polymérisation d'une pièce pour la détection par scintillation plastique et composée en tout ou partie d'un matériau hybride, la pièce pouvant être telle que définie selon une ou plusieurs des variantes décrites dans la présente description, le procédé comprenant au moins une polymérisation via un milieu de polymérisation selon les étapes successives suivantes : a) dans un premier moule, disposer d'un premier milieu de polymérisation comprenant : des monomères, des oligomères ou leurs mélanges destinés à former au moins un polymère constitutif d'une matrice polymérique telle que définie selon une ou plusieurs des variantes décrites dans la présente description (notamment le cas où la matrice polymérique est constituée en totalité ou en partie d'au moins un polymère réticulé ; un mélange fluorescent liquide comprenant en concentration molaire par rapport au nombre total de moles de fluorophore primaire dans le mélange fluorescent liquide i) 80 % à 99,6 % molaire d'un fluorophore primaire principal constitué de naphtalène et ii) 0,4 % à 20 % molaire d'un fluorophore primaire supplémentaire dont le centroïde du spectre d'absorption lumineuse et du spectre d'émission de fluorescence ont respectivement une longueur d'onde comprise entre 250 nm et 340 nm et comprise entre 330 nm et 380 nm, la constante de décroissance de fluorescence est comprise entre 1 ns et 10 ns, et le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,2 et 1 ; b) polymériser le premier milieu de polymérisation afin d'obtenir directement la pièce ou une ébauche de la pièce qui est ensuite modifiée (par exemple usinée, notamment par étirage de l'ébauche) pour obtenir la pièce.Typically, the extrusion process of the invention is carried out at an extrusion temperature below 218 ° C which is the evaporation temperature of naphthalene at atmospheric pressure, but at a temperature high enough to soften or melt the polymerized ingredients, for example at an extrusion temperature between 170 ° C and 200 ° C. Extrusion step b ′) can be carried out using an extruder (for example of the single-screw, twin-screw or multi-screw type) or of a co-mixer. The invention also relates to a method of manufacturing by polymerization of a part for detection by plastic scintillation and composed in whole or in part of a hybrid material, the part can be as defined according to one or more of the variants described in the present description, the process comprising at least one polymerization via a polymerization medium according to the following successive stages: a) in a first mold, having a first polymerization medium comprising: monomers, oligomers or their mixtures intended to form at least a polymer constituting a polymer matrix as defined according to one or more of the variants described in the present description (in particular the case where the polymer matrix consists entirely or in part of at least one crosslinked polymer; a liquid fluorescent mixture comprising in molar concentration relative to the total number of moles of fluoroph primary ore in the liquid fluorescent mixture i) 80% to 99.6% molar of a primary primary fluorophore consisting of naphthalene and ii) 0.4% to 20% molar of an additional primary fluorophore including the centroid of the spectrum light absorption and fluorescence emission spectrum have respectively a wavelength between 250 nm and 340 nm and between 330 nm and 380 nm, the fluorescence decay constant is between 1 ns and 10 ns, and the quantum fluorescence yield in an apolar solvent is between 0.2 and 1; b) polymerizing the first polymerization medium in order to directly obtain the part or a blank of the part which is then modified (for example machined, in particular by drawing the blank) to obtain the part.

Dans le procédé de fabrication d'une pièce par polymérisation, le mélange fluorescent est liquide, car il est mélangé dans le premier milieu de polymérisation avec des monomères et/ou des oligomères.In the method of manufacturing a part by polymerization, the fluorescent mixture is liquid, since it is mixed in the first polymerization medium with monomers and / or oligomers.

Le volume interne du moule peut avoir une forme parallélépipédique ou cylindrique. La forme cylindrique peut être de section circulaire, elliptique, hexagonale, carrée ou rectangulaire.The internal volume of the mold can have a parallelepipedal or cylindrical shape. The cylindrical shape can be circular, elliptical, hexagonal, square or rectangular.

Lorsque le volume interne du moule a une forme parallélépipédique, le procédé de fabrication par polymérisation peut de telle sorte que la pièce de forme parallélépipédique obtenue à l'issue de l'étape b) est un compartiment scintillateur plastique tel que défini dans la présente description et apte à être incorporé dans un dispositif pour la détection par scintillation plastique.When the internal volume of the mold has a parallelepiped shape, the manufacturing process by polymerization can such that the piece of parallelepiped shape obtained at the end of step b) is a plastic scintillator compartment as defined in the present description and able to be incorporated into a device for detection by plastic scintillation.

Dans ce cas, le compartiment scintillateur plastique de forme parallélépipédique peut être obtenu directement à l'issue du procédé de fabrication par polymérisation, après le cas échéant une étape optionnelle de rectification.In this case, the plastic scintillator compartment of parallelepiped shape can be obtained directly at the end of the manufacturing process by polymerization, after if necessary an optional rectification step.

Lorsque le volume interne du moule a une forme cylindrique, le procédé de fabrication par polymérisation peut être de telle sorte que la pièce est une fibre optique scintillante 10 dépourvue de gaine pouvant être telle que définie dans la présente description selon une ou plusieurs de ses variantes, de telle sorte qu'un barreau cylindrique en tant qu'ébauche de la pièce est obtenu à l'issue de l'étape b), le procédé comprenant l'étape supplémentaire suivante réalisée après l'étape b) de polymérisation : c) dans une tour de fibrage, ramollir par chauffage puis étirer l'ébauche de la pièce afin d'obtenir une fibre polymère 11 composée en tout ou partie du matériau hybride en tant que fibre optique scintillante 10 dépourvue de gaine.When the internal volume of the mold has a cylindrical shape, the manufacturing process by polymerization can be such that the part is a scintillating optical fiber 10 without sheath which can be as defined in the present description according to one or more of its variants , so that a cylindrical bar as a blank for the part is obtained at the end of step b), the method comprising the following additional step carried out after step b) of polymerization: c) in a fiberizing tower, soften by heating then stretch the blank of the part in order to obtain a polymer fiber 11 composed in whole or in part of the hybrid material as scintillating optical fiber 10 without sheath.

Alternativement, lorsque le volume interne du moule a une forme cylindrique, le procédé de fabrication par polymérisation peut être de telle sorte que la pièce est une fibre optique scintillante 10 pourvue d'une gaine 12 pouvant être telle que définie dans la présente description selon une ou plusieurs de ses variantes, de telle sorte qu'un barreau cylindrique en tant que première ébauche de la pièce est obtenu à l'issue de l'étape b), le procédé comprenant l'étape supplémentaire suivante réalisée après l'étape b) : - bl) placer la première ébauche de la pièce dans un deuxième moule cylindrique, puis remplir le volume libre délimité par la face interne du deuxième moule cylindrique et la face externe de la première ébauche de la pièce avec un deuxième milieu de polymérisation comprenant un précurseur d'un matériau de gainage pour fibre optique pour lequel l'indice de réfraction du matériau de gainage est inférieur à celui du matériau hybride ; b2) polymériser le deuxième milieu de polymérisation afin de former le matériau de gainage qui recouvre la première ébauche de la pièce, afin d'obtenir une deuxième ébauche de la pièce (constituant une préforme) ; c) dans une tour de fibrage, ramollir par chauffage puis étirer la deuxième ébauche de la pièce afin d'obtenir, en tant que fibre optique scintillante 10 pourvue d'une gaine 12, une fibre polymère 11 composée en tout ou partie du matériau hybride et pourvue de la gaine 12 recouvrant la fibre polymère 11.Alternatively, when the internal volume of the mold has a cylindrical shape, the manufacturing process by polymerization can be such that the part is a scintillating optical fiber 10 provided with a sheath 12 which can be as defined in the present description according to a or more of its variants, so that a cylindrical bar as the first draft of the part is obtained at the end of step b), the method comprising the following additional step carried out after step b) : - bl) place the first blank of the part in a second cylindrical mold, then fill the free volume defined by the internal face of the second cylindrical mold and the external face of the first blank of the part with a second polymerization medium comprising a precursor of a cladding material for optical fiber for which the refractive index of the cladding material is lower than that of the hybrid material; b2) polymerizing the second polymerization medium in order to form the sheathing material which covers the first blank of the part, in order to obtain a second blank of the part (constituting a preform); c) in a fiberizing tower, soften by heating and then stretch the second blank of the part in order to obtain, as scintillating optical fiber 10 provided with a sheath 12, a polymer fiber 11 composed in whole or in part of the hybrid material and provided with the sheath 12 covering the polymer fiber 11.

Dans ces deux alternatives, le volume interne du moule cylindrique a par exemple une section circulaire. Le moule peut alors avoir un diamètre interne compris entre 2 cm à 10 cm (typiquement 5 cm) et/ou une longueur longitudinale comprise entre 10 cm et 100 cm (typiquement 50 cm) . Ces dimensions correspondent généralement à celles du barreau cylindrique en tant que préforme ou ébauche de la pièce.In these two alternatives, the internal volume of the cylindrical mold has for example a circular section. The mold can then have an internal diameter between 2 cm to 10 cm (typically 5 cm) and / or a longitudinal length between 10 cm and 100 cm (typically 50 cm). These dimensions generally correspond to those of the cylindrical bar as a preform or blank of the part.

Le précurseur du matériau de gainage est par exemple choisi parmi le méthacrylate de méthyle, le méthacrylate de benzyle, le méthacrylate de trifluorométhyle, le méthacrylate de trifluoroéthyle ou leurs mélanges. L'ébauche de la pièce ou préforme est généralement placée verticalement sur la tour de fibrage. À l'issue de l'étape c) , la fibre optique scintillante pourvue ou non d'une gaine est le plus souvent récupérée par tourage gravimétrique.The precursor of the cladding material is for example chosen from methyl methacrylate, benzyl methacrylate, trifluoromethyl methacrylate, trifluoroethyl methacrylate or their mixtures. The blank of the part or preform is generally placed vertically on the fiberizing tower. At the end of step c), the scintillating optical fiber with or without a sheath is most often recovered by gravimetric turning.

Au cours de l'étape de polymérisation b) et/ou bl), le premier milieu de polymérisation peut être chauffé à une température de première polymérisation comprise entre 100 °C et 140 °C (par exemple pendant une durée de 12 h à 24 h, notamment un jour à 140 °C), puis refroidi selon une baisse de la température de polymérisation de 10 °C à 20 °C par jour jusqu'à obtention de la pièce ou de l'ébauche de la pièce. Le refroidissement est généralement poursuivi jusqu'à atteindre la température ambiante de 20 °C.During the polymerization step b) and / or bl), the first polymerization medium can be heated to a first polymerization temperature of between 100 ° C. and 140 ° C. (for example for a period of 12 hours to 24 h, in particular one day at 140 ° C.), then cooled according to a drop in the polymerization temperature from 10 ° C. to 20 ° C. per day until the part or the blank of the part is obtained. Cooling is generally continued until the ambient temperature of 20 ° C is reached.

Au cours de l'étape b2) de polymérisation, le deuxième milieu de polymérisation peut être chauffé à une température de deuxième polymérisation comprise entre 50 °C et 70 °C (par exemple pendant une durée de 8 à 10 jours, notamment 10 jours à 60 °C), puis refroidi selon une baisse de la température de polymérisation de 10 °C à 20 °C par jour jusqu'à obtention de la pièce ou de l'ébauche de la pièce. Le refroidissement est généralement poursuivi jusqu'à atteindre la température ambiante de 25 °C. L'opération de chauffage pour ramollir peut quant à elle être réalisée au cours de l'étape c) à une température comprise entre 150 °C et 190 °C. L'ébauche de la pièce peut être rectifiée juste avant de réaliser l'étape c) d'étirage. Par exemple, le barreau cylindrique est rectifié en coupant sa partie supérieure et inférieure sur une courte longueur. La face supérieure d'une pièce sous forme parallélépipédique, à savoir la face qui se retrouve en contact léger avec l'air ambiant, peut également être rectifiée par découpage de la partie supérieure sur une courte longueur puis polissage. À l'issue du procédé de fabrication de polymérisation, la fibre optique scintillante peut être telle que : le diamètre de la fibre polymère 11 est compris entre 50 pm et 1 mm, et/ou ; - l'épaisseur de la gaine 12 est comprise entre 1 pm et 20 pm, et/ou ; - la longueur de la fibre optique scintillante est comprise entre 0,1 et 2 km.During step b2) of polymerization, the second polymerization medium can be heated to a second polymerization temperature of between 50 ° C. and 70 ° C. (for example for a period of 8 to 10 days, in particular 10 days to 60 ° C), then cooled according to a drop in the polymerization temperature from 10 ° C to 20 ° C per day until the part or the blank of the part is obtained. Cooling is generally continued until the ambient temperature of 25 ° C is reached. The heating operation to soften can be carried out during step c) at a temperature between 150 ° C and 190 ° C. The blank of the part can be corrected just before performing step c) of drawing. For example, the cylindrical bar is rectified by cutting its upper and lower part over a short length. The upper face of a part in parallelepiped form, namely the face which finds itself in slight contact with the ambient air, can also be rectified by cutting the upper part over a short length then polishing. At the end of the polymerization manufacturing process, the scintillating optical fiber can be such that: the diameter of the polymer fiber 11 is between 50 μm and 1 mm, and / or; the thickness of the sheath 12 is between 1 μm and 20 μm, and / or; - the length of the scintillating optical fiber is between 0.1 and 2 km.

Le premier milieu de polymérisation et/ou le deuxième milieu de polymérisation peut comprendre un solvant de polymérisation choisi par exemple parmi le xylène, le chloroforme, le dichlorométhane, le chlorobenzène, le benzène, le tétrachlorométhane ou leurs mélanges.The first polymerization medium and / or the second polymerization medium can comprise a polymerization solvent chosen for example from xylene, chloroform, dichloromethane, chlorobenzene, benzene, tetrachloromethane or their mixtures.

Concernant respectivement le procédé de fabrication d'une pièce par extrusion ou le procédé de fabrication d'une pièce par polymérisation, le mélange fluorescent pour extrusion ou le mélange fluorescent liquide peut être tel que : il comprend 90 % à 99, 1 % molaire (voire 96 % à 99,1 % molaire) du fluorophore primaire principal, et/ou ; le fluorophore primaire supplémentaire a un rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire compris entre 0,5 et 1, et/ou ; - il comprend un fluorophore secondaire tel que défini dans la présente description, notamment selon une ou plusieurs des variantes décrites. L'invention concerne également un dispositif pour la détection par scintillation plastique comprenant une pièce pour la détection par scintillation plastique (pouvant être telle que définie selon une ou plusieurs des variantes décrites dans la présente description) en tant qu'élément scintillateur plastique hybride, la pièce étant de manière générale composée en tout ou partie d'un matériau hybride comprenant : - une matrice polymérique ; et, - un mélange fluorescent incorporé dans la matrice polymérique et comprenant en concentration molaire par rapport au nombre total de moles de fluorophore primaire dans le mélange fluorescent incorporé i) 80 % à 99, 6 % molaire d'un fluorophore primaire principal constitué de naphtalène et ii) 0,4 % à 20 % molaire d'un fluorophore primaire supplémentaire dont le centroïde du spectre d'absorption lumineuse et du spectre d'émission de fluorescence ont respectivement une longueur d'onde comprise entre 250 nm et 340 nm et comprise entre 330 nm et 380 nm, la constante de décroissance de fluorescence est comprise entre 1 ns et 10 ns, et le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,2 et 1 (voire entre 0,5 et 1); la pièce étant couplée à un module d'acquisition électronique de telle sorte que le module est apte à collecter le rayonnement radioluminescent émis par la pièce lorsque cette dernière est mise en contact avec un rayonnement ionisant ou une particule ionisante.Regarding respectively the method of manufacturing a part by extrusion or the method of manufacturing a part by polymerization, the fluorescent mixture for extrusion or the liquid fluorescent mixture can be such that: it comprises 90% to 99.1 mol% ( or even 96% to 99.1 mol%) of the main primary fluorophore, and / or; the additional primary fluorophore has a quantum fluorescence yield in an apolar solvent of between 0.5 and 1, and / or; - It comprises a secondary fluorophore as defined in the present description, in particular according to one or more of the variants described. The invention also relates to a device for detection by plastic scintillation comprising a part for detection by plastic scintillation (which can be as defined according to one or more of the variants described in this description) as a hybrid plastic scintillator element, the part being generally composed in whole or in part of a hybrid material comprising: - a polymer matrix; and, - a fluorescent mixture incorporated into the polymer matrix and comprising in molar concentration relative to the total number of moles of primary fluorophore in the incorporated fluorescent mixture i) 80% to 99.6 mol% of a main primary fluorophore consisting of naphthalene and ii) 0.4% to 20 mol% of an additional primary fluorophore, the centroid of the light absorption spectrum and the fluorescence emission spectrum of which have respectively a wavelength between 250 nm and 340 nm and comprised between 330 nm and 380 nm, the fluorescence decrease constant is between 1 ns and 10 ns, and the quantum fluorescence yield in an apolar solvent is between 0.2 and 1 (or even between 0.5 and 1); the part being coupled to an electronic acquisition module so that the module is able to collect the radioluminescent radiation emitted by the part when the latter is brought into contact with ionizing radiation or an ionizing particle.

La matrice polymérique du matériau hybride composant tout ou partie de la pièce peut être composée en totalité ou en partie d'au moins un polymère comprenant des unités répétitives issues de la polymérisation de monomères comprenant au moins un groupe aromatique, (méth)acrylique ou vinylique et/ou elle peut être constituée en totalité ou en partie d'au moins un polymère réticulé.The polymer matrix of the hybrid material making up all or part of the part can be composed wholly or in part of at least one polymer comprising repeating units resulting from the polymerization of monomers comprising at least one aromatic, (meth) acrylic or vinyl group. and / or it can consist entirely or in part of at least one crosslinked polymer.

Au moins un monomère destiné à former la matrice polymérique peut être choisi parmi le styrène, le vinyltoluène, le vinylxylène, le 1-vinylbiphényle, le 2-vinylbiphényle, le 1-vinylnaphtalène, le 2-vinylnaphtalène, le 1-méthylnaphtalène, le 2V-vinylcarbazole, le (méth)acrylate de méthyle, l'acide (méth)acrylique ou le (méth)acrylate de 2-hydroxyéthyle. De préférence, le monomère est le styrène ou le vinyltoluène.At least one monomer intended to form the polymer matrix can be chosen from styrene, vinyltoluene, vinylxylene, 1-vinylbiphenyl, 2-vinylbiphenyl, 1-vinylnaphthalene, 2-vinylnaphthalene, 1-methylnaphthalene, 2V -vinylcarbazole, methyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid or 2-hydroxyethyl (meth) acrylate. Preferably, the monomer is styrene or vinyltoluene.

Le matériau hybride composant tout ou partie de la pièce intégrée dans le dispositif pour la détection par scintillation plastique de l'invention peut se présenter selon les variantes suivantes, éventuellement combinées : - le matériau hybride comprend 1 % massique à 25 % massique (voire 1 % massique à 5 % massique) du mélange fluorescent incorporé, et/ou ; le mélange fluorescent incorporé comprend 90 % à 99,1 % molaire (voire 96 % à 99,1 % molaire) du fluorophore primaire principal, et/ou ; - le fluorophore primaire supplémentaire est lié de manière covalente à la matrice polymérique, et/ou ; - le fluorophore primaire supplémentaire est choisi parmi le 2,5-diphényloxazole (PPO) , le [para]-terphényle (pTP), le [meta]-terphényle (mTP), le biphényle, le 2-phényl-5-(4-biphényl)-1,3,4-oxadiazole (PBD), le 2-(4'-t-butylphényl)-5-(4"-biphénylyl)-1,3,4-oxiadiazole (Butyl-PBD) , l'anthracène, le [para]-quaterphényle, le tétraphénylbutadiène, le 2V-éthylcarbazole, le N- (2-éthylhexyl)carbazole, le 4-isopropylbiphényle, le [para] -sexiphényle, le 1-vinylbiphényle, le 2-vinylbiphényle, le 1-vinylnaphtalène, le 2-vinylnaphtalène, le 1-méthylnaphtalène, le 2V-vinylcarbazole, le méthacrylate de 9-anthracényle ou leurs mélanges ; le fluorophore primaire supplémentaire étant de préférence le 2,5-diphényloxazole (PPO), le [para]-terphényle (pTP) ou leur mélange.The hybrid material making up all or part of the part integrated into the device for detection by plastic scintillation of the invention can be presented according to the following variants, possibly combined: - the hybrid material comprises 1% by mass to 25% by mass (or even 1 % by mass to 5% by mass) of the incorporated fluorescent mixture, and / or; the incorporated fluorescent mixture comprises 90% to 99.1% molar (or even 96% to 99.1% molar) of the main primary fluorophore, and / or; - the additional primary fluorophore is covalently linked to the polymer matrix, and / or; - the additional primary fluorophore is chosen from 2,5-diphenyloxazole (PPO), [para] -terphenyl (pTP), [meta] -terphenyl (mTP), biphenyl, 2-phenyl-5- (4 -biphenyl) -1,3,4-oxadiazole (PBD), 2- (4'-t-butylphenyl) -5- (4 "-biphenylyl) -1,3,4-oxiadiazole (Butyl-PBD), l anthracene, [para] -quaterphenyl, tetraphenylbutadiene, 2V-ethylcarbazole, N- (2-ethylhexyl) carbazole, 4-isopropylbiphenyl, [para] -sexiphenyl, 1-vinylbiphenyl, 2-vinylbiphenyl, 1-vinylnaphthalene, 2-vinylnaphthalene, 1-methylnaphthalene, 2V-vinylcarbazole, 9-anthracenyl methacrylate or mixtures thereof; the additional primary fluorophore preferably being 2,5-diphenyloxazole (PPO), ] -terphenyl (pTP) or a mixture thereof.

Le mélange fluorescent incorporé du matériau hybride de la pièce peut comprendre en outre un fluorophore secondaire, par exemple à une concentration massique par rapport à la masse du matériau hybride qui est comprise entre 0,002 % et 0,5 % massique, voire 0,01 % massique à 0,2 % massique du fluorophore secondaire.The incorporated fluorescent mixture of the hybrid material of the part may also comprise a secondary fluorophore, for example at a mass concentration relative to the mass of the hybrid material which is between 0.002% and 0.5% by mass, or even 0.01% 0.2 mass% by mass of the secondary fluorophore.

Le fluorophore primaire peut être choisi parmi le 1,4-di[2(5-phényloxazolyl)]benzène, le 1,4-bis-(2-méthylstyryl)-benzène, le 1,4-bis(4-méthyl-5-phényl-2-oxazolyl)benzène, le 9,10-diphénylanthracène ou leurs mélanges.The primary fluorophore can be chosen from 1,4-di [2 (5-phenyloxazolyl)] benzene, 1,4-bis- (2-methylstyryl) -benzene, 1,4-bis (4-methyl-5 -phenyl-2-oxazolyl) benzene, 9,10-diphenylanthracene or their mixtures.

Selon un premier mode de réalisation, le fluorophore secondaire a un spectre d'absorption lumineuse et un spectre d'émission de fluorescence dont le centroïde est respectivement à une longueur d'onde comprise entre 330 nm et 380 nm et comprise entre 405 nm et 460 nm, et dont le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,5 et 1.According to a first embodiment, the secondary fluorophore has a light absorption spectrum and a fluorescence emission spectrum whose centroid is respectively at a wavelength between 330 nm and 380 nm and between 405 nm and 460 nm, and whose quantum fluorescence yield in an apolar solvent is between 0.5 and 1.

Dans ce cas, le fluorophore secondaire peut être choisi parmi le 1,4-bis(5-phenyl-2-oxazolyl)benzène (POPOP), le 1,4-bis(4-methyl-5-phenyl-2-oxazolyl)benzène (diméthylPOPOP), le bis-méthylstyrylbenzène (bis-MSB), le 9,10-diphénylanthracène (9,10-DPA) ou leurs mélanges.In this case, the secondary fluorophore can be chosen from 1,4-bis (5-phenyl-2-oxazolyl) benzene (POPOP), 1,4-bis (4-methyl-5-phenyl-2-oxazolyl) benzene (dimethylPOPOP), bis-methylstyrylbenzene (bis-MSB), 9,10-diphenylanthracene (9,10-DPA) or their mixtures.

Selon un deuxième mode de réalisation, le fluorophore secondaire a un spectre d'absorption lumineuse et un spectre d'émission de fluorescence dont le centroïde est respectivement à une longueur d'onde comprise entre 330 nm et 380 nm et comprise entre 460 nm et 550 nm, et dont le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,5 et 1.According to a second embodiment, the secondary fluorophore has a light absorption spectrum and a fluorescence emission spectrum, the centroid of which is respectively at a wavelength between 330 nm and 380 nm and between 460 nm and 550 nm, and whose quantum fluorescence yield in an apolar solvent is between 0.5 and 1.

Dans ce cas, le fluorophore secondaire peut être choisi parmi la coumarine 6, la coumarine 7, la coumarine 30, la coumarine 102, la coumarine 151 la coumarine 314, la coumarine 334, la 3-hydroxyflavone ou leurs mélanges.In this case, the secondary fluorophore can be chosen from coumarin 6, coumarin 7, coumarin 30, coumarin 102, coumarin 151 coumarin 314, coumarin 334, 3-hydroxyflavone or their mixtures.

Selon un troisième mode de réalisation, le fluorophore secondaire a un spectre d'absorption lumineuse et un spectre d'émission de fluorescence dont le centroïde est respectivement à une longueur d'onde comprise entre 330 nm et 380 nm et comprise entre 550 nm et 630 nm, et dont le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,5 et 1.According to a third embodiment, the secondary fluorophore has a light absorption spectrum and a fluorescence emission spectrum whose centroid is respectively at a wavelength between 330 nm and 380 nm and between 550 nm and 630 nm, and whose quantum fluorescence yield in an apolar solvent is between 0.5 and 1.

Dans ce cas, le fluorophore secondaire peut être choisi parmi le rouge de Nil, la rhodamine B ou un de ses sels, le 4-(Dicyanométhylène)-2-méthyl-6-(4-diméthylaminostyryl)-4H-pyrane, le pyrrométhène 580, ou un 27-alkyl ou 27-aryl-pérylènediimide.In this case, the secondary fluorophore can be chosen from Nile red, rhodamine B or one of its salts, 4- (Dicyanomethylene) -2-methyl-6- (4-dimethylaminostyryl) -4H-pyrane, pyrromethene 580, or a 27-alkyl or 27-aryl-perylenediimide.

De par la possibilité de varier la proportion relative entre le fluorophore primaire principal et le fluorophore primaire supplémentaire, le matériau hybride (et donc la pièce pour la détection par scintillation plastique et le dispositif qui l'intègre) peut avoir une constante de décroissance de fluorescence comprise entre 10 ns et 90 ns (voire entre 15 ns et 80 ns).Due to the possibility of varying the relative proportion between the main primary fluorophore and the additional primary fluorophore, the hybrid material (and therefore the part for detection by plastic scintillation and the device which incorporates it) can have a fluorescence decay constant between 10 ns and 90 ns (or even between 15 ns and 80 ns).

La pièce du dispositif peut avoir une grande variété de formes, par exemple une forme parallélépipédique ou cylindrique.The part of the device can have a wide variety of shapes, for example a parallelepipedal or cylindrical shape.

La pièce de forme parallélépipédique est par exemple un compartiment scintillateur plastique apte à être incorporé dans un dispositif pour la détection par scintillation plastique.The rectangular-shaped part is for example a plastic scintillator compartment capable of being incorporated into a device for detection by plastic scintillation.

Lorsque la pièce a une forme cylindrique, et entre par exemple dans la composition d'un pilier de scintillateur plastique, elle peut avoir une section carrée ou rectangulaire.When the part has a cylindrical shape, and enters for example the composition of a plastic scintillator pillar, it can have a square or rectangular section.

Lorsque la pièce de forme cylindrique est par exemple une fibre optique scintillante (auquel cas le matériau hybride comprend une matrice polymérique constituée en totalité ou en partie d'au moins un polymère qui n'est pas réticulé), elle peut avoir une section circulaire, elliptique ou hexagonale.When the part of cylindrical shape is for example a scintillating optical fiber (in which case the hybrid material comprises a polymer matrix made up wholly or in part of at least one polymer which is not crosslinked), it may have a circular section, elliptical or hexagonal.

La fibre optique scintillante en tant que pièce de l'invention 10 peut comprendre une fibre polymère 11 composée en tout ou partie du matériau hybride et pourvue ou non d'une gaine 12 recouvrant la fibre polymère et composée en tout ou partie d'un matériau de gainage pour fibre optique dont l'indice de réfraction est inférieur à celui du matériau hybride, le matériau hybride comprenant une matrice polymérique constituée en totalité ou en partie d'au moins un polymère qui n'est pas réticulé.The scintillating optical fiber as a part of the invention 10 may comprise a polymer fiber 11 composed in whole or in part of the hybrid material and whether or not provided with a sheath 12 covering the polymer fiber and composed in whole or in part of a material cladding for optical fiber whose refractive index is lower than that of the hybrid material, the hybrid material comprising a polymer matrix consisting wholly or in part of at least one polymer which is not crosslinked.

Plusieurs fibres optiques scintillantes peuvent être réunies en faisceau de fibres.Several scintillating optical fibers can be combined in a fiber bundle.

La présence d'une gaine n'est pas obligatoire. Par exemple, lorsque la pièce a pour but de détecter une particule alpha, la fibre optique scintillante est composée uniquement d'une fibre interne polymère dépourvue de gaine pour éviter que l'énergie du rayonnement incident soit majoritairement absorbée par la gaine. Néanmoins, le plus souvent, la fibre optique scintillante comprend une gaine dont le matériau de gainage est un matériau usuellement utilisé pour une fibre optique, en particulier scintillante. Par exemple, le matériau de gainage est choisi parmi le poly(méthacrylate de méthyle), le poly(méthacrylate de benzyle), le poly(méthacrylate de trifluorométhyle), le poly(méthacrylate de trifluoroéthyle) ou leurs mélanges.The presence of a sheath is not compulsory. For example, when the object is to detect an alpha particle, the scintillating optical fiber is composed only of an internal polymer fiber without a sheath to avoid that the energy of the incident radiation is mainly absorbed by the sheath. However, most often, the scintillating optical fiber comprises a sheath whose sheathing material is a material usually used for an optical fiber, in particular scintillating. For example, the sheathing material is chosen from poly (methyl methacrylate), poly (benzyl methacrylate), poly (trifluoromethyl methacrylate), poly (trifluoroethyl methacrylate) or mixtures thereof.

Le couplage entre la pièce en tant qu'élément scintillateur plastique et le module d'acquisition est généralement réalisé par mise en contact du module d'acquisition avec une portion de la pièce à partir de laquelle le rayonnement radioluminescent émerge de la pièce.The coupling between the part as a plastic scintillator element and the acquisition module is generally carried out by bringing the acquisition module into contact with a portion of the part from which the radioluminescent radiation emerges from the part.

Selon un premier mode de réalisation, le dispositif pour la détection par scintillation plastique, est tel que l'élément scintillateur plastique hybride est un premier élément scintillateur plastique hybride 1, le dispositif comprenant en outre un second élément scintillateur plastique rapide 2 dont la constante de décroissance de fluorescence est inférieure à celle du premier élément scintillateur plastique hybride 1, ces éléments scintillateur plastiques 1 et 2 formant un ensemble scintillateur plastique. Le premier élément scintillateur plastique hybride 1 est de préférence composé en tout ou partie d'un matériau hybride dont la constante de décroissance de fluorescence est comprise entre 70 ns et 80 ns. Le dispositif est préférentiellement un dispositif de type phoswich, dans lequel, par exemple, chaque élément scintillateur plastique est un compartiment scintillateur plastique. L'invention décrite ne se limite toutefois pas à l'incorporation du matériau hybride dans un détecteur de scintillation plastique de type phoswich. Elle trouve un intérêt dès lors que l'homme du métier a besoin d'un scintillateur plastique avec une constante de décroissance de fluorescence déterminée et optimisée.According to a first embodiment, the device for detection by plastic scintillation is such that the hybrid plastic scintillator element is a first hybrid plastic scintillator element 1, the device further comprising a second fast plastic scintillator element 2 whose constant of fluorescence decrease is less than that of the first hybrid plastic scintillator element 1, these plastic scintillator elements 1 and 2 forming a plastic scintillator assembly. The first hybrid plastic scintillator element 1 is preferably composed in whole or in part of a hybrid material whose fluorescence decay constant is between 70 ns and 80 ns. The device is preferably a phoswich type device, in which, for example, each plastic scintillator element is a plastic scintillator compartment. The invention described is not however limited to the incorporation of the hybrid material into a plastic scintillation detector of the phoswich type. It finds an interest when the person skilled in the art needs a plastic scintillator with a constant of fluorescence decay determined and optimized.

Le premier élément scintillateur plastique hybride 1 peut être en contact direct avec le second élément scintillateur plastique rapide 2.The first hybrid plastic scintillator element 1 can be in direct contact with the second rapid plastic scintillator element 2.

Selon une autre alternative, le premier élément scintillateur plastique hybride 1 est en contact avec le second élément scintillateur plastique rapide 2 par l'intermédiaire d'une couche de liaison 5. L'ensemble scintillateur plastique comprend donc en outre une couche de liaison.According to another alternative, the first hybrid plastic scintillator element 1 is in contact with the second rapid plastic scintillator element 2 via a bonding layer 5. The plastic scintillator assembly therefore further comprises a bonding layer.

Dans le cas où les éléments scintillateur plastique sont de forme parallélépipédique, le premier élément scintillateur plastique hybride et le second élément scintillateur plastique rapide sont typiquement en contact l'un avec l'autre via une de leurs faces, de préférence leur face de plus grande surface ou de surface identique.In the case where the plastic scintillator elements are of rectangular shape, the first hybrid plastic scintillator element and the second rapid plastic scintillator element are typically in contact with each other via one of their faces, preferably their larger face. identical surface or surface.

Dans le cas où les éléments scintillateur plastique sont de forme cylindrique, le premier élément scintillateur plastique hybride et le second élément scintillateur plastique rapide sont typiquement en contact l'un avec l'autre via leurs faces circulaires, qui sont généralement de surfaces identiques à l'endroit de leur contact.In the case where the plastic scintillator elements are of cylindrical shape, the first hybrid plastic scintillator element and the second rapid plastic scintillator element are typically in contact with each other via their circular faces, which are generally of surfaces identical to the place of their contact.

En prenant pour référence le sens de propagation du rayonnement ionisant ou de la particule ionisante vis-à-vis du dispositif pour la détection par scintillation plastique, le premier élément scintillateur plastique hybride peut être indifféremment l'élément scintillateur plastique en amont ou l'élément scintillateur plastique en aval, auquel cas le second élément scintillateur plastique rapide est respectivement l'élément scintillateur plastique en aval ou en amont.By taking as reference the direction of propagation of the ionizing radiation or of the ionizing particle with respect to the device for detection by plastic scintillation, the first hybrid plastic scintillator element can be either the upstream plastic scintillator element or the element downstream plastic scintillator, in which case the second fast plastic scintillator element is respectively the downstream or upstream plastic scintillator element.

Par référence au sens de propagation du rayonnement ionisant ou de la particule ionisante vis-à-vis du dispositif, le premier élément scintillateur plastique hybride 1 est de préférence l'élément scintillateur plastique amont et le second élément scintillateur plastique rapide 2 est l'élément scintillateur plastique en aval.With reference to the direction of propagation of the ionizing radiation or of the ionizing particle with respect to the device, the first hybrid plastic scintillator element 1 is preferably the upstream plastic scintillator element and the second rapid plastic scintillator element 2 is the element plastic scintillator downstream.

Les éléments scintillateur plastique 1 et 2 peuvent avoir des épaisseurs différentes, de telle sorte que le dispositif comprend un élément scintillateur plastique fin et un élément scintillateur rapide épais. Les deux configurations sont donc possibles : le premier élément scintillateur plastique hybride peut être l'élément scintillateur plastique fin ou l'élément scintillateur plastique épais.The plastic scintillator elements 1 and 2 can have different thicknesses, so that the device comprises a thin plastic scintillator element and a thick rapid scintillator element. The two configurations are therefore possible: the first hybrid plastic scintillator element can be the thin plastic scintillator element or the thick plastic scintillator element.

De préférence, l'épaisseur du premier élément scintillateur plastique hybride est inférieure à celle du second élément scintillateur plastique rapide. Ainsi, selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention en vue de favoriser la discrimination bêta/gamma, le dispositif peut comprendre un premier élément scintillateur plastique hybride 1 fin et un second élément scintillateur plastique rapide 2 épais. De préférence, le dispositif comprend alors le premier élément scintillateur plastique hybride 1 fin en amont et le second élément scintillateur plastique rapide 2 épais en aval, par référence au sens R de propagation du rayonnement ionisant ou de la particule ionisante vis-à-vis du dispositif. L'élément scintillateur plastique fin peut avoir une épaisseur de 10 pm à 1 mm, par exemple de 50 pm à 1 mm, de préférence de 100 pm à 500 pm ; et l'élément scintillateur plastique épais peut avoir une épaisseur allant de 1 mm à plusieurs centimètres, par exemple de 1 mm à 10 cm, de préférence de 3 mm à 5 cm.Preferably, the thickness of the first hybrid plastic scintillator element is less than that of the second fast plastic scintillator element. Thus, according to a preferred embodiment of the invention with a view to promoting beta / gamma discrimination, the device can comprise a first hybrid plastic scintillator element 1 fine and a second fast plastic scintillator element 2 thick. Preferably, the device then comprises the first hybrid plastic scintillator element 1 fine upstream and the second rapid plastic scintillator element 2 thick downstream, with reference to the direction R of propagation of the ionizing radiation or of the ionizing particle with respect to the device. The thin plastic scintillator element may have a thickness of 10 μm to 1 mm, for example from 50 μm to 1 mm, preferably from 100 μm to 500 μm; and the thick plastic scintillator element can have a thickness ranging from 1 mm to several centimeters, for example from 1 mm to 10 cm, preferably from 3 mm to 5 cm.

Le second élément scintillateur plastique rapide 2 peut avoir une constante de décroissance de fluorescence comprise entre 1 ns et 7 ns.The second fast plastic scintillator element 2 can have a fluorescence decay constant between 1 ns and 7 ns.

Le second élément scintillateur plastique rapide 2 peut comprendre une matrice polymérique pouvant être telle que définie dans la présente description, notamment selon une ou plusieurs des variantes décrites pour cette matrice polymérique, et/ou un fluorophore primaire rapide choisi parmi le 2,5-diphényloxazole (PPO), le [para]-terphényle (pTP) , le [meta]-terphényle (mTP), le biphényle, le 2-phényl-5-(4-biphényl)-1,3,4-oxadiazole (PBD), le 2-(4'-t-butylphényl)-5-(4"-biphénylyl)-1,3,4-oxadiazole (butyl-PBD), l'anthracène ou leurs mélanges. De préférence, le fluorophore primaire rapide est le 2,5-diphényloxazole (PPO), le [para]-terphényle (pTP) ou leur mélange.The second rapid plastic scintillator element 2 may comprise a polymer matrix which may be as defined in the present description, in particular according to one or more of the variants described for this polymer matrix, and / or a rapid primary fluorophore chosen from 2,5-diphenyloxazole (PPO), [para] -terphenyl (pTP), [meta] -terphenyl (mTP), biphenyl, 2-phenyl-5- (4-biphenyl) -1,3,4-oxadiazole (PBD) , 2- (4'-t-butylphenyl) -5- (4 "-biphenylyl) -1,3,4-oxadiazole (butyl-PBD), anthracene or mixtures thereof. Preferably, the rapid primary fluorophore is 2,5-diphenyloxazole (PPO), [para] -terphenyl (pTP) or a mixture thereof.

Le second élément scintillateur plastique rapide 2 peut comprendre un fluorophore secondaire pouvant être tel que défini dans la présente description, notamment selon une ou plusieurs des variantes décrites.The second rapid plastic scintillator element 2 may comprise a secondary fluorophore which may be as defined in the present description, in particular according to one or more of the variants described.

Selon un deuxième mode de réalisation, le dispositif pour la détection par scintillation plastique selon l'invention peut comprendre un unique élément scintillateur plastique hybride (dispositif de scintillation plastique dit « à compartiment unique »). Un tel dispositif à compartiment unique est avantageux lorsqu'il est couplé à un module électronique d'acquisition dont la fréquence d'échantillonnage est inférieure à 250 MHz : conformément au théorème de Niquist-Shannon, une impulsion longue telle qu'obtenue avec un unique scintillateur plastique hybride est mieux décrite avec un tel module d'acquisition pour lequel l'électronique est limitée en nombre de points par nanosecondes.According to a second embodiment, the device for detection by plastic scintillation according to the invention may comprise a single hybrid plastic scintillator element (plastic scintillation device called “with a single compartment”). Such a single compartment device is advantageous when it is coupled to an electronic acquisition module whose sampling frequency is less than 250 MHz: according to the Niquist-Shannon theorem, a long pulse as obtained with a single hybrid plastic scintillator is best described with such an acquisition module for which the electronics are limited in number of points per nanoseconds.

De manière générale, quel que soit le mode de réalisation, la pièce peut être couplée au module d'acquisition électronique par une couche d'interface optique 6, à savoir par couplage optique.In general, whatever the embodiment, the part can be coupled to the electronic acquisition module by an optical interface layer 6, namely by optical coupling.

La couche d'interface optique a notamment pour propriétés de laisser passer le rayonnement sortant de l'élément scintillateur plastique, en particulier en position avale. Cette couche peut être composée en tout ou partie d'un matériau connu de l'homme de métier, par exemple choisi parmi les graisses, les colles, les gels, les ciments, les composés élastomères, les composés silicones ou leurs mélanges.The optical interface layer has in particular the properties of allowing the radiation exiting from the plastic scintillator element to pass, in particular in the downstream position. This layer may be composed in whole or in part of a material known to those skilled in the art, for example chosen from fats, glues, gels, cements, elastomeric compounds, silicone compounds or their mixtures.

Le couplage entre la pièce et le module d'acquisition électronique peut être réalisé de manière directe ou indirecte via l'élément scintillateur plastique hybride.The coupling between the part and the electronic acquisition module can be carried out directly or indirectly via the hybrid plastic scintillator element.

Par exemple, ce couplage est généralement pour l'unique élément scintillateur plastique hybride.For example, this coupling is generally for the single hybrid plastic scintillator element.

Le couplage avec l'élément scintillateur plastique hybride est par contre indirect dans le cas du scintillateur phoswich : l'élément scintillateur plastique rapide aval vient s'interposer entre ces deux parties, et il est le seul à être en contact direct avec le module d'acquisition électronique.The coupling with the hybrid plastic scintillator element is on the other hand indirect in the case of the phoswich scintillator: the downstream fast plastic scintillator element comes between these two parts, and it is the only one to be in direct contact with the module d electronic acquisition.

Concernant le module d'acquisition électronique, il peut comprendre un photodétecteur 3, choisi par exemple parmi un photomultiplicateur, une photodiode, une caméra à transfert de charge CCD ou un capteur CMOS.Concerning the electronic acquisition module, it can comprise a photodetector 3, chosen for example from a photomultiplier, a photodiode, a CCD charge transfer camera or a CMOS sensor.

Le module d'acquisition électronique peut être placé en aval, par référence au sens de propagation du rayonnement ionisant ou de la particule ionisante vis-à-vis du dispositif, de la pièce en tant qu'élément scintillateur plastique hybride, de l'unique élément scintillateur plastique hybride, du premier élément scintillateur plastique hybride 1 ou du second élément scintillateur plastique rapide 2.The electronic acquisition module can be placed downstream, by reference to the direction of propagation of the ionizing radiation or of the ionizing particle with respect to the device, of the part as a hybrid plastic scintillator element, of the unique hybrid plastic scintillator element, the first hybrid plastic scintillator element 1 or the second rapid plastic scintillator element 2.

Il peut être étalonné en énergie grâce à des matières scintillantes standard. L'invention concerne également un appareillage pour la détection par scintillation plastique comprenant un dispositif tel que défini dans la présente description selon une ou plusieurs de ses variantes, constitué par un appareil portatif pour la détection de rayonnement ionisant, un portique de détection ou un détecteur CCD (acronyme anglais pour «Charge Coupled Device») . L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un dispositif pour la détection par scintillation plastique tel que défini dans la présente description selon une ou plusieurs de ses variantes, dans lequel la pièce en tant qu'élément scintillateur plastique hybride est couplée (directement ou indirectement) au module d'acquisition électronique, de telle sorte que le module est apte à collecter le rayonnement radioluminescent émis par la pièce lorsque cette dernière est mise en contact avec un rayonnement ionisant ou une particule ionisante.It can be calibrated for energy using standard scintillating materials. The invention also relates to an apparatus for detection by plastic scintillation comprising a device as defined in the present description according to one or more of its variants, consisting of a portable device for the detection of ionizing radiation, a detection gantry or a detector CCD (English acronym for "Charge Coupled Device"). The invention also relates to a method for manufacturing a device for detection by plastic scintillation as defined in the present description according to one or more of its variants, in which the part as a hybrid plastic scintillator element is coupled (directly or indirectly) to the electronic acquisition module, so that the module is able to collect the radioluminescent radiation emitted by the part when the latter is brought into contact with ionizing radiation or an ionizing particle.

Le procédé de fabrication peut être tel que le dispositif comprend un ensemble scintillateur plastique, le procédé comprenant les étapes successives suivantes : a'') disposer d'un premier élément scintillateur plastique hybride 1 en tant que pièce et d'un second élément scintillateur plastique rapide 2 dont la constante de décroissance de fluorescence est inférieure à celle du premier élément scintillateur plastique hybride 1 ; chacun de ces éléments scintillateur plastiques ayant en outre une surface polie de même dimension que celle de l'autre élément scintillateur plastique ; b' ') coupler, via leur surface polie, le premier élément scintillateur plastique hybride 1 et le second élément scintillateur plastique rapide 2 afin d'obtenir l'ensemble scintillateur plastique ; c'' ) coupler l'ensemble scintillateur plastique comprenant la pièce au module d'acquisition électronique, de telle sorte que le module est apte à collecter le rayonnement radioluminescent émis par l'ensemble scintillateur plastique lorsque ce dernier est mis en contact avec un rayonnement ionisant ou une particule ionisante.The manufacturing method can be such that the device comprises a plastic scintillator assembly, the method comprising the following successive steps: a '') having a first hybrid plastic scintillator element 1 as a part and a second plastic scintillator element fast 2 whose fluorescence decay constant is lower than that of the first hybrid plastic scintillator element 1; each of these plastic scintillator elements further having a polished surface of the same dimension as that of the other plastic scintillator element; b '') coupling, via their polished surface, the first hybrid plastic scintillator element 1 and the second rapid plastic scintillator element 2 in order to obtain the plastic scintillator assembly; c '') coupling the plastic scintillator assembly comprising the part to the electronic acquisition module, so that the module is able to collect the radioluminescent radiation emitted by the plastic scintillator assembly when the latter is brought into contact with radiation ionizing or an ionizing particle.

Selon un premier mode de réalisation, le procédé de fabrication du dispositif est un procédé de couplage autogène par thermocollage : l'étape b'') de liaison par couplage peut être réalisée par chauffage de la surface polie du premier élément scintillateur plastique hybride 1 et du second élément scintillateur plastique rapide 2 afin de ramollir ces surfaces qui sont ensuite pressées l'une contre l'autre afin de les coupler.According to a first embodiment, the method of manufacturing the device is an autogenic coupling method by heat bonding: step b '') of coupling bonding can be carried out by heating the polished surface of the first hybrid plastic scintillator element 1 and of the second rapid plastic scintillator element 2 in order to soften these surfaces which are then pressed against one another in order to couple them.

Selon un deuxième mode de réalisation, le procédé de fabrication du dispositif comprenant un ensemble scintillateur plastique est un procédé de couplage autogène moléculaire (à savoir autogène in situ) , le procédé comprenant les étapes successives suivantes : a' ' ' ) un élément scintillateur plastique, constitué par un premier élément scintillateur plastique hybride 1 en tant que pièce ou par un second élément scintillateur plastique rapide 2 dont la constante de décroissance de fluorescence est inférieure à celle du premier élément scintillateur plastique hybride 1, est fabriqué in situ par polymérisation sur l'autre élément scintillateur plastique qui constitue un support de polymérisation, afin d'obtenir un ensemble scintillateur plastique à l'issue de l'étape a'") ; b''') l'ensemble scintillateur plastique comprenant la pièce est couplé au module d'acquisition électronique, de telle sorte que le module est apte à collecter le rayonnement radioluminescent émis par l'ensemble scintillateur plastique lorsque ce dernier est mis en contact avec un rayonnement ionisant ou une particule ionisante.According to a second embodiment, the method of manufacturing the device comprising a plastic scintillator assembly is a method of autogenous molecular coupling (namely autogenous in situ), the method comprising the following successive steps: a '' ') a plastic scintillator element , consisting of a first hybrid plastic scintillator element 1 as a part or by a second rapid plastic scintillator element 2 whose fluorescence decay constant is less than that of the first hybrid plastic scintillator element 1, is produced in situ by polymerization on the other plastic scintillator element which constitutes a polymerization support, in order to obtain a plastic scintillator assembly at the end of step a '"); b' '') the plastic scintillator assembly comprising the part is coupled to the module electronic acquisition, so that the module is able to collect radio radiation luminescent emitted by the plastic scintillator assembly when the latter is brought into contact with ionizing radiation or an ionizing particle.

Le couplage entre les éléments scintillateur plastiques 1 et 2 selon l'étape b''), et/ou le couplage selon lequel le module d'acquisition électronique est couplé avec l'ensemble scintillateur plastique selon l'étape c'' ) ou l'étape b''') ou avec l'unique élément scintillateur plastique hybride tel que défini dans la présente description selon une ou plusieurs de ses variantes, peut être réalisé au moyen d'une couche d'interface optique 6.The coupling between the plastic scintillator elements 1 and 2 according to step b ''), and / or the coupling according to which the electronic acquisition module is coupled with the plastic scintillator assembly according to step c '') or l 'step b' '') or with the single hybrid plastic scintillator element as defined in the present description according to one or more of its variants, can be produced by means of an optical interface layer 6.

La couche d'interface optique 6 peut être un ciment optique (par exemple de type EJ-500), un solvant dit « de couplage » de couplage (généralement un alcool, tel que par exemple 1' isopropanol ou le 1-butanol) ou de préférence une graisse optique (par exemple de type RTV141A).The optical interface layer 6 can be an optical cement (for example of the EJ-500 type), a so-called “coupling” solvent for coupling (generally an alcohol, such as for example isopropanol or 1-butanol) or preferably an optical grease (for example of the RTV141A type).

Cette couche d'interface a généralement une épaisseur de 1 pm à 10 pm. L'invention concerne également un procédé de mesure par scintillation plastique, le procédé comprenant les étapes successives suivantes : i) un dispositif pour la détection par scintillation plastique tel que défini dans la présente description, notamment selon une ou plusieurs de ses variantes, est mis en contact avec un rayonnement ionisant ou une particule ionisante afin que la pièce (grâce au matériau hybride qu'elle contient) comprise dans le dispositif émette un rayonnement radioluminescent ; et ii) le rayonnement radioluminescent est mesuré avec le module d'acquisition électronique du dispositif.This interface layer generally has a thickness of 1 µm to 10 µm. The invention also relates to a method of measurement by plastic scintillation, the method comprising the following successive steps: i) a device for detection by plastic scintillation as defined in this description, in particular according to one or more of its variants, is set in contact with ionizing radiation or an ionizing particle so that the part (thanks to the hybrid material it contains) included in the device emits radioluminescent radiation; and ii) the radioluminescent radiation is measured with the electronic acquisition module of the device.

Préférentiellement, la durée de la décroissance du rayonnement radioluminescent mesurée est comprise entre 10 ns et 90 ns, encore plus préférentiellement entre 15 ns et 80 ns, encore plus préférentiellement entre 30 ns et 8 0 ns .Preferably, the duration of the decrease in the radioluminescent radiation measured is between 10 ns and 90 ns, even more preferably between 15 ns and 80 ns, even more preferably between 30 ns and 8 0 ns.

Le rayonnement ionisant ou la particule ionisante peut provenir d'une matière radioactive émettrice de rayons gamma, rayons X, particules bêta, particules alpha ou neutron. Le cas échéant, la matière radioactive peut émettre plusieurs types de rayonnements ionisants ou de particules ionisantes. Ainsi, avantageusement, une discrimination grâce à la forme des impulsions différentes entre les rayons gamma et les particules bêta peut être effectuée au cours de l'étape b) de mesure avec le procédé de mesure de scintillation de l'invention.The ionizing radiation or the ionizing particle can come from a radioactive material emitting gamma rays, X-rays, beta particles, alpha particles or neutron. Where appropriate, radioactive material can emit several types of ionizing radiation or ionizing particles. Thus, advantageously, a discrimination by virtue of the shape of the different pulses between the gamma rays and the beta particles can be carried out during step b) of measurement with the scintillation measurement method of the invention.

Le rayonnement radioluminescent qui résulte de cette exposition peut être mesuré selon l'étape ii) avec un photodétecteur, tel que par exemple un photodétecteur choisi parmi un photomultiplicateur, une photodiode, une caméra à transfert de charge (dite CCD pour «Charge-Coupled Device caméra» en anglais), un capteur CMOS (pour «Complementary Metal-Oxide Semiconductor» en anglais), ou tout autre détecteur de photon dont la capture est convertie en signal électrique.The radioluminescent radiation which results from this exposure can be measured according to step ii) with a photodetector, such as for example a photodetector chosen from a photomultiplier, a photodiode, a charge transfer camera (called CCD for "Charge-Coupled Device" camera ”in English), a CMOS sensor (for“ Complementary Metal-Oxide Semiconductor ”in English), or any other photon detector whose capture is converted into an electrical signal.

Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le procédé de mesure peut comprendre une étape iii) dans laquelle on détermine la présence et/ou la quantité de la matière radioactive à partir de la mesure du rayonnement radioluminescent selon l'étape ii), comme cela est pratiqué usuellement en scintillation plastique. À titre d'exemple, l'étape iii) de mesure qualitative et/ou quantitative est décrite en faisant l'analogie avec la scintillation plastique à partir du document « Techniques de 1 'ingénieur, Mesures de radioactivité par scintillation liquide, Référence p2552, publication du 10/03/2004» [ référence 10].According to a preferred embodiment of the invention, the measurement method can comprise a step iii) in which the presence and / or the quantity of the radioactive material is determined from the measurement of the radioluminescent radiation according to step ii) , as is usually done in plastic scintillation. As an example, step iii) of qualitative and / or quantitative measurement is described by making the analogy with plastic scintillation from the document "Engineering techniques, Radioactivity measurements by liquid scintillation, Reference p2552, publication of 03/10/2004 ”[reference 10].

La détermination quantitative peut notamment mesurer l'activité de la source radioactive. Elle peut être réalisée à partir d'une courbe d'étalonnage.Quantitative determination can in particular measure the activity of the radioactive source. It can be performed from a calibration curve.

Cette courbe est par exemple telle que le nombre de photons provenant du rayonnement radioluminescent émis pour une matière radioactive connue est corrélé avec l'énergie du rayonnement incident pour cette matière radioactive. À partir de l'angle solide, de la distance entre la source radioactive et le scintillateur plastique, et de l'activité détectée par le procédé de mesure utilisant le scintillateur plastique de l'invention, il est alors possible de quantifier l'activité de la source radioactive. L'invention concerne également une composition de polymérisation pour fabriquer un matériau hybride (tel que défini dans la présente description, selon une ou plusieurs de ses variantes) pour la détection par scintillation plastique comprenant : des monomères, des oligomères ou leurs mélanges destinés à former au moins un polymère constitutif d'une matrice polymérique telle que définie dans la présente description selon une ou plusieurs des variantes ; un mélange fluorescent liquide comprenant en concentration molaire par rapport au nombre total de moles de fluorophore primaire dans le mélange fluorescent liquide i) 80 % à 99,6 % molaire (voire 90 % à 99,1 % molaire, voire 96 % à 99,1 % molaire) d'un fluorophore primaire principal constitué de naphtalène et ii) 0,4 % à 20 % molaire d'un fluorophore primaire supplémentaire dont le centroïde du spectre d'absorption lumineuse et du spectre d'émission de fluorescence ont respectivement une longueur d'onde comprise entre 250 nm et 340 nm et comprise entre 330 nm et 380 nm, la constante de décroissance de fluorescence est comprise entre 1 ns et 10 ns, et le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,2 et 1 (voire entre 0,5 et 1) .This curve is for example such that the number of photons coming from the radioluminescent radiation emitted for a known radioactive material is correlated with the energy of the incident radiation for this radioactive material. From the solid angle, the distance between the radioactive source and the plastic scintillator, and from the activity detected by the measurement method using the plastic scintillator of the invention, it is then possible to quantify the activity of the radioactive source. The invention also relates to a polymerization composition for manufacturing a hybrid material (as defined in the present description, according to one or more of its variants) for detection by plastic scintillation comprising: monomers, oligomers or their mixtures intended to form at least one polymer constituting a polymer matrix as defined in the present description according to one or more of the variants; a liquid fluorescent mixture comprising in molar concentration relative to the total number of moles of primary fluorophore in the liquid fluorescent mixture i) 80% to 99.6% molar (or even 90% to 99.1% molar, even 96% to 99, 1 mol%) of a main primary fluorophore consisting of naphthalene and ii) 0.4% to 20 mol% of an additional primary fluorophore, the centroid of the light absorption spectrum and the fluorescence emission spectrum of which have a wavelength between 250 nm and 340 nm and between 330 nm and 380 nm, the fluorescence decay constant is between 1 ns and 10 ns, and the quantum yield of fluorescence in an apolar solvent is between 0, 2 and 1 (or even between 0.5 and 1).

Les monomères, les oligomères ou leurs mélanges peuvent comprendre au moins un groupe aromatique, (méth)acrylique ou vinylique.The monomers, the oligomers or their mixtures can comprise at least one aromatic, (meth) acrylic or vinyl group.

Le mélange fluorescent liquide peut comprendre un fluorophore secondaire, tel que défini dans la présente description, selon une ou plusieurs de ses variantes.The liquid fluorescent mixture can comprise a secondary fluorophore, as defined in the present description, according to one or more of its variants.

Ainsi, selon certaines de ces variantes, le fluorophore secondaire peut avoir : un spectre d'absorption lumineuse et un spectre d'émission de fluorescence dont le centroïde est respectivement à une longueur d'onde comprise entre 330 nm et 380 nm et comprise entre 405 nm et 460 nm, et dont le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,5 et 1, ou ; un spectre d'absorption lumineuse et un spectre d'émission de fluorescence dont le centroïde est respectivement à une longueur d'onde comprise entre 330 nm et 380 nm et comprise entre 460 nm et 550 nm, et dont le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,5 et 1, ou ; un spectre d'absorption lumineuse et un spectre d'émission de fluorescence dont le centroïde est respectivement à une longueur d'onde comprise entre 330 nm et 380 nm et comprise entre 550 nm et 630 nm, et dont le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,5 et 1.Thus, according to some of these variants, the secondary fluorophore can have: a light absorption spectrum and a fluorescence emission spectrum whose centroid is respectively at a wavelength between 330 nm and 380 nm and between 405 nm and 460 nm, and whose quantum fluorescence yield in an apolar solvent is between 0.5 and 1, or; a light absorption spectrum and a fluorescence emission spectrum whose centroid is respectively at a wavelength between 330 nm and 380 nm and between 460 nm and 550 nm, and whose quantum fluorescence yield in a apolar solvent is between 0.5 and 1, or; a light absorption spectrum and a fluorescence emission spectrum whose centroid is respectively at a wavelength between 330 nm and 380 nm and between 550 nm and 630 nm, and whose quantum fluorescence yield in a apolar solvent is between 0.5 and 1.

Le fluorophore secondaire peut être à une concentration massique par rapport à la masse de la composition de polymérisation qui est comprise entre 0,002 % et 0,5 % massique.The secondary fluorophore can be at a mass concentration relative to the mass of the polymerization composition which is between 0.002% and 0.5% by mass.

La composition de polymérisation peut comprendre 1 % massique à 25 % massique du mélange fluorescent liquide.The polymerization composition can comprise 1% by mass to 25% by mass of the liquid fluorescent mixture.

Elle peut également en outre comprendre un solvant de polymérisation.It can also further comprise a polymerization solvent.

La composition de polymérisation peut être mise en œuvre dans les procédés de fabrication du matériau hybride ou de la pièce tels qu'ils ont été décrits précédemment. L'invention concerne également un kit prêt à l'emploi avec fluorophores mélangés pour la fabrication d'une composition de polymérisation (telle que définie dans la présente description, selon une ou plusieurs de ses variantes), comprenant séparément en vue de leur assemblage les composants du kit suivants : i) des monomères, des oligomères ou leurs mélanges destinés à former au moins un polymère constitutif d'une matrice polymérique et ; ii) un mélange fluorescent pour kit de polymérisation comprenant en concentration molaire par rapport au nombre total de moles de fluorophore primaire dans le mélange fluorescent pour kit de polymérisation i) 80 % à 99, 6 % molaire d'un fluorophore primaire principal constitué de naphtalène et ii) 0,4 % à 20 % molaire d'un fluorophore primaire supplémentaire dont le centroïde du spectre d'absorption lumineuse et du spectre d'émission de fluorescence ont respectivement une longueur d'onde comprise entre 250 nm et 340 nm et comprise entre 330 nm et 380 nm, la constante de décroissance de fluorescence est comprise entre 1 ns et 10 ns, et le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,2 et 1 (voire entre 0,5 et 1) .The polymerization composition can be used in the processes for manufacturing the hybrid material or the part as described above. The invention also relates to a ready-to-use kit with mixed fluorophores for the manufacture of a polymerization composition (as defined in this description, according to one or more of its variants), comprising separately for their assembly the components of the following kit: i) monomers, oligomers or mixtures thereof intended to form at least one polymer constituting a polymer matrix and; ii) a fluorescent mixture for polymerization kit comprising in molar concentration relative to the total number of moles of primary fluorophore in the fluorescent mixture for polymerization kit i) 80% to 99.6 mol% of a main primary fluorophore consisting of naphthalene and ii) 0.4% to 20 mol% of an additional primary fluorophore, the centroid of the light absorption spectrum and the fluorescence emission spectrum of which have respectively a wavelength between 250 nm and 340 nm and comprised between 330 nm and 380 nm, the fluorescence decay constant is between 1 ns and 10 ns, and the quantum fluorescence yield in an apolar solvent is between 0.2 and 1 (or even between 0.5 and 1).

Concernant la composition et la proportion de ses composants, le mélange fluorescent pour kit de polymérisation est identique au mélange fluorescent liquide décrit précédemment. Toutefois, lorsqu'il ne comprend pas de solvant, il se différencie du mélange fluorescent liquide uniquement par le fait qu'il est alors sous forme solide et non pas liquide.Regarding the composition and the proportion of its components, the fluorescent mixture for polymerization kit is identical to the liquid fluorescent mixture described above. However, when it does not include a solvent, it differs from the liquid fluorescent mixture only by the fact that it is then in solid form and not liquid.

Le kit prêt à l'emploi avec fluorophores mélangés peut comprendre : - un premier compartiment I) contenant les monomères, les oligomères ou leurs mélanges ; - un deuxième compartiment II) contenant le mélange fluorescent pour kit de polymérisation.The ready-to-use kit with mixed fluorophores can comprise: a first compartment I) containing the monomers, the oligomers or their mixtures; - a second compartment II) containing the fluorescent mixture for polymerization kit.

Le mélange fluorescent pour kit de polymérisation peut contenir 90 % à 99,1 % molaire (voire 96 % à 99,1 % molaire) du fluorophore primaire principal. Il peut représenter 1 % massique à 25 % massique des composants du kit.The fluorescent mixture for polymerization kit can contain 90% to 99.1% molar (or even 96% to 99.1% molar) of the main primary fluorophore. It can represent 1% by mass to 25% by mass of the kit components.

Le kit prêt à l'emploi avec fluorophores mélangés peut être tel qu'un fluorophore secondaire tel que défini dans la présente description selon une ou plusieurs de ses variantes, un solvant de polymérisation ou leur mélange est mélangé avec les i) monomères, oligomères ou leurs mélanges et/ou ii) le mélange fluorescent pour kit de polymérisation.The ready-to-use kit with mixed fluorophores can be such as a secondary fluorophore as defined in this description according to one or more of its variants, a polymerization solvent or their mixture is mixed with i) monomers, oligomers or mixtures thereof and / or ii) the fluorescent mixture for the polymerization kit.

Typiquement, le fluorophore secondaire peut être mélangé à la même concentration molaire avec les i) monomères, oligomères ou leurs mélanges et avec ii) le mélange fluorescent pour kit de polymérisation, pour prévenir si nécessaire tout phénomène de dilution.Typically, the secondary fluorophore can be mixed at the same molar concentration with i) monomers, oligomers or their mixtures and with ii) the fluorescent mixture for polymerization kit, to prevent any dilution phenomenon if necessary.

Typiquement, le solvant de polymérisation peut être mélangé avec les monomères et oligomères. L'invention concerne également un kit prêt à l'emploi avec fluorophores séparés pour la fabrication d'une composition de polymérisation (telle que définie dans la présente description, selon une ou plusieurs de ses variantes), comprenant séparément en vue de leur assemblage les composants du kit suivants : i') un premier mélange de polymérisation comprenant des monomères, des oligomères ou leurs mélanges destinés à former au moins un polymère constitutif d'une matrice polymérique telle que définie dans la présente description selon une ou plusieurs de ses variantes ; et, en concentration molaire par rapport au nombre total de moles de fluorophore primaire dans le kit, 80 % à 99, 6 % molaire (voire 90 % à 99, 1 % molaire, voire 96 % à 99, 1 % molaire) d'un fluorophore primaire principal constitué de naphtalène ; ii' ) un deuxième mélange de polymérisation comprenant des monomères, des oligomères ou leurs mélanges destinés à former au moins un polymère constitutif d'une matrice polymérique telle que définie dans la présente description selon une ou plusieurs de ses variantes ; et, en concentration molaire par rapport au nombre total de moles de fluorophore primaire dans le kit, 0,4 % à 20 % molaire d'un fluorophore primaire supplémentaire dont le centroïde du spectre d'absorption lumineuse et du spectre d'émission de fluorescence ont respectivement une longueur d'onde comprise entre 250 nm et 340 nm et comprise entre 330 nm et 380 nm, la constante de décroissance de fluorescence est comprise entre 1 ns et 10 ns, et le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,2 et 1 (voire entre 0,5 et 1).Typically, the polymerization solvent can be mixed with the monomers and oligomers. The invention also relates to a ready-to-use kit with separate fluorophores for the manufacture of a polymerization composition (as defined in this description, according to one or more of its variants), comprising separately for their assembly the components of the following kit: i ') a first polymerization mixture comprising monomers, oligomers or mixtures thereof intended to form at least one polymer constituting a polymer matrix as defined in the present description according to one or more of its variants; and, in molar concentration relative to the total number of moles of primary fluorophore in the kit, 80% to 99, 6% molar (or even 90% to 99, 1% molar, even 96% to 99, 1% molar) of a primary primary fluorophore consisting of naphthalene; ii ') a second polymerization mixture comprising monomers, oligomers or mixtures thereof intended to form at least one polymer constituting a polymer matrix as defined in the present description according to one or more of its variants; and, in molar concentration relative to the total number of moles of primary fluorophore in the kit, 0.4% to 20 mol% of an additional primary fluorophore including the centroid of the light absorption spectrum and the fluorescence emission spectrum have respectively a wavelength between 250 nm and 340 nm and between 330 nm and 380 nm, the fluorescence decay constant is between 1 ns and 10 ns, and the quantum yield of fluorescence in an apolar solvent is understood between 0.2 and 1 (or even between 0.5 and 1).

Le kit prêt à l'emploi avec fluorophores séparés peut comprendre : - un premier compartiment I') contenant le premier mélange de polymérisation ; - un deuxième compartiment II') contenant le deuxième mélange de polymérisation.The ready-to-use kit with separate fluorophores may include: - a first compartment I ') containing the first polymerization mixture; - a second compartment II ') containing the second polymerization mixture.

Le premier mélange de polymérisation et/ou le deuxième mélange de polymérisation peuvent comprendre un fluorophore secondaire tel que défini dans la présente description selon une ou plusieurs de ses variantes, un solvant de polymérisation ou leur mélange.The first polymerization mixture and / or the second polymerization mixture may comprise a secondary fluorophore as defined in the present description according to one or more of its variants, a polymerization solvent or their mixture.

Concernant le kit prêt à l'emploi avec fluorophores mélangés ou le kit prêt à l'emploi avec fluorophores séparés : - les monomères, oligomères ou leurs mélanges peuvent représenter 75 % à 99 % en masse des composants du kit, et/ou ; - le fluorophore primaire principal peut représenter 1 % massique à 25 % massique des composants du kit, et/ou ; - peut en outre comprendre au moins un compartiment annexe contenant chacun III) un agent de réticulation ou un initiateur de polymérisation.Concerning the ready-to-use kit with mixed fluorophores or the ready-to-use kit with separate fluorophores: - the monomers, oligomers or their mixtures can represent 75% to 99% by mass of the components of the kit, and / or; - the main primary fluorophore can represent 1% by mass to 25% by mass of the components of the kit, and / or; - may also comprise at least one annex compartment each containing III) a crosslinking agent or a polymerization initiator.

Le kit prêt à l'emploi avec fluorophores mélangés ou le kit prêt à l'emploi avec fluorophores séparés peut être tel que le fluorophore primaire supplémentaire peut représenter 0,006 % massique à 5 % massique des composants du kit. En effet, la concentration du fluorophore primaire principal dans le premier mélange de polymérisation peut être comprise entre 1 % et 25 % massique par rapport aux monomères ou oligomères, et ce afin d'éviter un phénomène a posteriori d'exsudation dans la matrice polymérique comme indiqué précédemment. La concentration du fluorophore primaire supplémentaire dans le deuxième mélange de polymérisation peut également être de 25 % massique par rapport aux monomères ou oligomères, soit une concentration maximale de 25 % χ 20 % = 5 % dans le cas d'un mélange avec le maximum de fluorophore primaire principal ([c]max = 25%) avec la proportion maximum de fluorophore primaire supplémentaire ([c]max = 20%). Le même calcul pour la concentration minimale est de 1 % χ 0,6 % = 0,006 %. L'invention concerne également un kit prêt à l'emploi avec polymères pour la fabrication d'un mélange d'extrusion (tel que défini dans la présente description, selon une ou plusieurs de ses variantes), comprenant séparément en vue de leur assemblage les composants du kit suivants : i' ' ) des ingrédients polymérisés (éventuellement sous forme de granulés) destinés à former une matrice polymérique telle que définie dans la présente description selon une ou plusieurs de ses variantes ; ii') un mélange fluorescent pour kit d'extrusion comprenant en concentration molaire par rapport au nombre total de moles de fluorophore primaire dans le mélange fluorescent pour kit d'extrusion i) 80 % à 99,6 % molaire (voire 90 % à 99, 1 % molaire, voire 96 % à 99, 1 % molaire) d'un fluorophore primaire principal constitué de naphtalène et ii) 0,4 % à 20 % molaire d'un fluorophore primaire supplémentaire dont le centroïde du spectre d'absorption lumineuse et du spectre d'émission de fluorescence ont respectivement une longueur d'onde comprise entre 250 nm et 340 nm et comprise entre 330 nm et 380 nm, la constante de décroissance de fluorescence est comprise entre 1 ns et 10 ns, et le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,2 et 1 (voire entre 0,5 et 1 ) .The ready-to-use kit with mixed fluorophores or the ready-to-use kit with separate fluorophores can be such that the additional primary fluorophore can represent 0.006% by mass to 5% by mass of the components of the kit. Indeed, the concentration of the main primary fluorophore in the first polymerization mixture can be between 1% and 25% by mass relative to the monomers or oligomers, and this in order to avoid a posteriori phenomenon of exudation in the polymer matrix as indicated previously. The concentration of the additional primary fluorophore in the second polymerization mixture can also be 25% by mass relative to the monomers or oligomers, i.e. a maximum concentration of 25% χ 20% = 5% in the case of a mixture with the maximum of main primary fluorophore ([c] max = 25%) with the maximum proportion of additional primary fluorophore ([c] max = 20%). The same calculation for the minimum concentration is 1% χ 0.6% = 0.006%. The invention also relates to a ready-to-use kit with polymers for the manufacture of an extrusion mixture (as defined in this description, according to one or more of its variants), comprising separately for assembly purposes the components of the following kit: i '') polymerized ingredients (possibly in the form of granules) intended to form a polymer matrix as defined in the present description according to one or more of its variants; ii ') a fluorescent mixture for extrusion kit comprising in molar concentration relative to the total number of moles of primary fluorophore in the fluorescent mixture for extrusion kit i) 80% to 99.6% molar (or even 90% to 99 , 1 mol%, or even 96% to 99, 1 mol%) of a main primary fluorophore consisting of naphthalene and ii) 0.4% to 20 molar of an additional primary fluorophore including the centroid of the light absorption spectrum and the fluorescence emission spectrum have respectively a wavelength between 250 nm and 340 nm and between 330 nm and 380 nm, the fluorescence decay constant is between 1 ns and 10 ns, and the quantum yield fluorescence in an apolar solvent is between 0.2 and 1 (or even between 0.5 and 1).

Les ingrédients polymérisés ont la même composition chimique que la matrice polymérique. Ils en diffèrent essentiellement par le fait qu'ils ne sont pas sous forme massive comme la matrice polymérique, mais sous forme dispersée par exemple sous forme de granulés.The polymerized ingredients have the same chemical composition as the polymer matrix. They differ essentially from the fact that they are not in massive form like the polymer matrix, but in dispersed form for example in the form of granules.

Le kit prêt à l'emploi avec polymères peut comprendre : un premier compartiment I'') contenant les ingrédients polymérisés ; - un deuxième compartiment II'') contenant le mélange fluorescent liquide pour kit d'extrusion.The ready-to-use kit with polymers can comprise: a first compartment I '') containing the polymerized ingredients; - a second compartment II '') containing the liquid fluorescent mixture for the extrusion kit.

Le kit prêt à l'emploi avec polymères peut être tel qu'un fluorophore secondaire tel que défini dans la présente description selon une ou plusieurs de ses variantes, un solvant de polymérisation ou leur mélange est mélangé avec i) les ingrédients polymérisés et/ou ii) le mélange fluorescent pour kit d'extrusion.The ready-to-use kit with polymers can be such as a secondary fluorophore as defined in the present description according to one or more of its variants, a polymerization solvent or their mixture is mixed with i) the polymerized ingredients and / or ii) the fluorescent mixture for extrusion kit.

Le kit prêt à l'emploi avec polymères peut également en outre comprendre : - un compartiment secondaire contenant le fluorophore secondaire et/ou un solvant de polymérisation.The ready-to-use kit with polymers can also further comprise: - a secondary compartment containing the secondary fluorophore and / or a polymerization solvent.

Chaque kit peut comporter une notice donnant l'abaque du mélange à réaliser entre le fluorophore primaire principal et le fluorophore primaire supplémentaire pour obtenir la constante de décroissance de fluorescence désirée.Each kit can include a leaflet giving the abacus of the mixture to be produced between the main primary fluorophore and the additional primary fluorophore to obtain the desired fluorescence decay constant.

Les composants de chaque kit peuvent être assemblés, en vue de la fabrication ultérieure de la composition de polymérisation de l'invention, en vue notamment d'une utilisation simultanée, séparée ou étalée dans le temps. D'autres objets, caractéristiques et avantages de l'invention vont maintenant être précisés dans la description qui suit de modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés à titre illustratif et non limitatif, en référence aux Figures 1 à 8 annexées.The components of each kit can be assembled, for the subsequent manufacture of the polymerization composition of the invention, in particular for simultaneous use, separate or spread over time. Other objects, characteristics and advantages of the invention will now be specified in the following description of particular embodiments of the invention, given by way of illustration and not limitation, with reference to Figures 1 to 8 attached.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURESBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

La Figure 1 représente un tableau dans lequel la constante de décroissance de fluorescence est mesurée pour des matériaux hybrides qui se différencient par la proportion entre le fluorophore primaire principal et le fluorophore primaire supplémentaire et par l'ajout éventuel d'un fluorophore secondaire, ainsi qu'à titre de comparaison pour un matériau ne contenant pas de fluorophore primaire supplémentaire.Figure 1 represents a table in which the fluorescence decay constant is measured for hybrid materials which are differentiated by the proportion between the primary primary fluorophore and the additional primary fluorophore and by the possible addition of a secondary fluorophore, as well as 'for comparison for a material containing no additional primary fluorophore.

La Figure 2 représente l'évolution de la constante de décroissance de fluorescence tau monoexponentielle médiane en fonction de la proportion molaire entre le fluorophore primaire principal et le fluorophore primaire supplémentaire selon les données de la Figure 1. Il peut représenter un abaque figurant dans une notice livrée avec un kit prêt à 1'emploi.Figure 2 represents the evolution of the median monoexponential tau fluorescence decrease constant as a function of the molar proportion between the primary primary fluorophore and the additional primary fluorophore according to the data in Figure 1. It may represent an abacus appearing in a notice delivered with a ready-to-use kit.

La Figure 3 représente le profil d'impulsion pour différents scintillateurs plastiques, à savoir l'évolution de leurs réponses en nombre de coups/secondes en fonction du temps exprimé en nanosecondes. Un profil d'enregistrement des impulsions est superposé à ces profils.Figure 3 represents the pulse profile for different plastic scintillators, namely the evolution of their responses in number of strokes / seconds as a function of time expressed in nanoseconds. A pulse recording profile is superimposed on these profiles.

La Figure 4 représente les spectres en énergie d'un scintillateur plastique de l'invention et d'un scintillateur plastique lent commercial.Figure 4 shows the energy spectra of a plastic scintillator of the invention and of a commercial slow plastic scintillator.

Les Figures 5 et 6 représentent une vue en coupe transversale d'un dispositif de type « phoswich » pour la détection par scintillation plastique selon l'invention, respectivement sans et avec couche de liaison.Figures 5 and 6 show a cross-sectional view of a “phoswich” type device for detection by plastic scintillation according to the invention, respectively without and with a bonding layer.

La Figure 7 représente une variante du dispositif de la Figure 6.Figure 7 shows a variant of the device in Figure 6.

La Figure 8 représente la vue schématique d'une fibre optique scintillante pourvue d'une gaine.Figure 8 shows the schematic view of a scintillating optical fiber provided with a sheath.

EXPOSE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERSEXPLANATION OF PARTICULAR EMBODIMENTS

Sauf indication contraire, les exemples sont réalisés à pression atmosphérique et température ambiante. 1. Fabrication d'un matériau hybride pour la mesure par scintillation plastique selon l'invention. 1.1. Exemple 1 de fabrication d'un scintillateur plastique avec fluorophore secondaire.Unless otherwise indicated, the examples are carried out at atmospheric pressure and ambient temperature. 1. Manufacture of a hybrid material for measurement by plastic scintillation according to the invention. 1.1. Example 1 of manufacturing a plastic scintillator with secondary fluorophore.

Un mélange liquide comprenant des molécules fluorescentes (5 % massique (3, 624 g) de naphtalène en tant que fluorophore primaire principal + 0,2 % massique (183 mg) de 2,5-diphényloxazole (PPO) en tant que fluorophore primaire supplémentaire et 0,02 % massique (15,2 mg) de 9,10-diphénylanthracène (DPA) en tant que fluorophore secondaire) auquel est ensuite ajouté du styrène (80 mL soit 94,78 % massique) est introduit dans un ballon monocol préalablement séché sous atmosphère inerte d'argon.A liquid mixture comprising fluorescent molecules (5% by mass (3,624 g) of naphthalene as main primary fluorophore + 0.2% by mass (183 mg) of 2,5-diphenyloxazole (PPO) as additional primary fluorophore and 0.02% by mass (15.2 mg) of 9.10-diphenylanthracene (DPA) as a secondary fluorophore) to which is then added styrene (80 mL or 94.78% by mass) is introduced into a single-colored balloon beforehand dried under an inert argon atmosphere.

Après cinq dégazages à froid sous vide (dite méthode «freeze-pump-thaw» en anglais), le milieu de polymérisation obtenu revenu à température ambiante est versé dans un moule apte à donner la forme finale au scintillateur plastique.After five cold degassing under vacuum (known as the “freeze-pump-thaw” method in English), the polymerization medium obtained, returned to room temperature, is poured into a mold capable of giving the final shape to the plastic scintillator.

Après cinq jours de chauffage à 140 °C du moule scellé sous atmosphère inerte d'argon, le scintillateur plastique est démoulé, rectifié puis poli. 1.2. Exemple 2 de fabrication d'un scintillateur plastique avec fluorophore secondaire.After five days of heating to 140 ° C of the sealed mold under an inert argon atmosphere, the plastic scintillator is removed from the mold, rectified and then polished. 1.2. Example 2 of manufacturing a plastic scintillator with secondary fluorophore.

Un mélange liquide comprenant des molécules fluorescentes (5 % massique de naphtalène (3,624 g) + 0,2 % massique de 2,5-diphényloxazole (PPO, 183 mg) en tant que fluorophores primaires et 0,02 % massique de 1,4-bis(4- méthyl-5-phényl-2-oxazolyl)benzène (diméthylPOPOP, 15,2 mg) en tant que fluorophore secondaire) auquel sont ensuite ajoutés du styrène (80 mL, 94,78 % massique) est introduit dans un ballon monocol préalablement séché sous atmosphère inerte d'argon.A liquid mixture comprising fluorescent molecules (5% by mass of naphthalene (3.624 g) + 0.2% by mass of 2,5-diphenyloxazole (PPO, 183 mg) as primary fluorophores and 0.02% by mass of 1.4 -bis (4-methyl-5-phenyl-2-oxazolyl) benzene (dimethylPOPOP, 15.2 mg) as secondary fluorophore) to which are then added styrene (80 mL, 94.78% by mass) is introduced into a single-color balloon previously dried under an inert argon atmosphere.

Après cinq dégazages à froid sous vide, le milieu de polymérisation obtenu revenu à température ambiante est versé dans un moule.After five degassing in cold vacuum, the polymerization medium obtained returned to room temperature is poured into a mold.

Après cinq jours de chauffage à 140 °C du moule scellé sous atmosphère inerte d'argon, le scintillateur plastique est démoulé, rectifié puis poli. 1.3. Exemple 3 de fabrication d'un scintillateur plastique avec matrice polymérique réticulée et fluorophore secondaire.After five days of heating to 140 ° C of the sealed mold under an inert argon atmosphere, the plastic scintillator is removed from the mold, rectified and then polished. 1.3. Example 3 of manufacturing a plastic scintillator with crosslinked polymer matrix and secondary fluorophore.

Un mélange liquide comprenant des molécules fluorescentes (5 % massique de naphtalène (3,624 g) + 0,2 % massique de 2,5-diphényloxazole (PPO, 183 mg) en tant que fluorophores primaires et 0,02 % massique de 9,10- diphénylanthracène (DPA, 15,2 mg) en tant que fluorophore secondaire) auquel sont ensuite ajoutés 80 % massique de styrène (64 mL) puis 14,78 % massique du diméthacrylate de 1,4-butanediyle (10,3 mL) en tant qu'agent de réticulation est introduit dans un ballon monocol préalablement séché sous atmosphère inerte d'argon.A liquid mixture comprising fluorescent molecules (5% by mass of naphthalene (3.624 g) + 0.2% by mass of 2,5-diphenyloxazole (PPO, 183 mg) as primary fluorophores and 0.02% by mass of 9.10 - diphenylanthracene (DPA, 15.2 mg) as secondary fluorophore) to which are then added 80% by mass of styrene (64 ml) then 14.78% by mass of 1,4-butanediyl dimethacrylate (10.3 ml) in as a crosslinking agent is introduced into a single-color flask previously dried under an inert argon atmosphere.

Après cinq dégazages à froid sous vide, le milieu de polymérisation obtenu revenu à température ambiante est versé dans un moule.After five degassing in cold vacuum, the polymerization medium obtained returned to room temperature is poured into a mold.

Après dix jours de chauffage à 65 °C du moule scellé sous atmosphère inerte d'argon, le scintillateur plastique est démoulé, rectifié puis poli. 2. Fabrication d'une gamme de scintillateurs plastiques avec proportion variable entre les fluorophores primaires.After ten days of heating the sealed mold to 65 ° C. under an inert argon atmosphere, the plastic scintillator is removed from the mold, rectified and then polished. 2. Manufacture of a range of plastic scintillators with variable proportion between the primary fluorophores.

Des scintillateurs plastiques sont fabriqués selon les caractéristiques spécifiées dans le tableau de la Figure 1 selon un procédé de fabrication similaire à celui divulgué dans les exemples précédents.Plastic scintillators are manufactured according to the characteristics specified in the table in Figure 1 according to a manufacturing process similar to that disclosed in the previous examples.

Ils diffèrent par la composition chimique de la matrice polymérique (St = polystyrène ; St/1,4 = mélange de styrène et de diméthacrylate de 1,4-butanediyle polymérisés dans une proportion massique entre les deux monomères respectivement de 5 pour 1) et par le rapport molaire entre le fluorophore primaire principal (naphtalène) et le fluorophore primaire supplémentaire (2,5-diphényloxazole = PPO) . La concentration massique de chaque fluorophore primaire est indiquée en pourcentage par rapport à la masse totale du scintillateur plastique, le reste étant donc constitué par le pourcentage en masse de la matrice polymérique, de l'autre fluorophore primaire, ainsi que par une concentration constante de 0,02 % massique en 9,10- diphénylanthracène (9,10-DPA) ajouté en tant que fluorophore secondaire non indiqué dans le tableau de la Figure 1.They differ by the chemical composition of the polymer matrix (St = polystyrene; St / 1,4 = mixture of styrene and 1,4-butanediyl dimethacrylate polymerized in a mass proportion between the two monomers respectively of 5 to 1) and by the molar ratio between the main primary fluorophore (naphthalene) and the additional primary fluorophore (2,5-diphenyloxazole = PPO). The mass concentration of each primary fluorophore is indicated as a percentage relative to the total mass of the plastic scintillator, the remainder therefore being constituted by the percentage by mass of the polymer matrix, of the other primary fluorophore, as well as by a constant concentration of 0.02% by mass of 9.10-diphenylanthracene (9.10-DPA) added as a secondary fluorophore not indicated in the table in Figure 1.

La constante de décroissance tau de la fluorescence est mesurée par comptage de photon unique résolu en temps tel que précédemment décrit. Elle est ici généralement obtenue par ajustement de type biexponentiel des valeurs obtenues, des facteurs de pondérations pour chaque composante exponentielle étant indiqués en pourcentage entre parenthèses. Afin de faciliter la comparaison entre les différents scintillateurs plastiques, le tau biexponentiel est converti en tau monoexponentiel médian conformément à l'équation ci-dessous pour lequel la qualité de l'ajustement de la mesure par rapport à l'impulsion lumineuse est évaluée par le khi carré qui doit être idéalement le plus proche de 1. Alternativement, les appareillages commerciaux de comptage de photon unique résolu en temps calculent automatiquement le taux monoexponentiel médian voire le taux biexponentiel à partir des données enregistrées.The fluorescence decay constant tau is measured by counting a single photon resolved in time as previously described. It is generally obtained here by biexponential type adjustment of the values obtained, weighting factors for each exponential component being indicated as a percentage in parentheses. In order to facilitate the comparison between the different plastic scintillators, the biexponential tau is converted into a median monoexponential tau in accordance with the equation below for which the quality of the adjustment of the measurement relative to the light pulse is evaluated by the Chi-square which should ideally be the closest to 1. Alternatively, commercial time-resolved single photon counting devices automatically calculate the median monoexponential rate or even the biexponential rate from the recorded data.

La constante tau monoexponentielle de décroissance médiane de la fluorescence peut être calculée à partir de la formule suivante : ^médian = ^rapide ^rapide + ^lentThe monoexponential constant tau of median decrease in fluorescence can be calculated from the following formula: ^ median = ^ fast ^ fast + ^ slow

Les pourcentages « % rapide » et « % lent » représentent les poids respectifs de la décroissance rapide et lente. Ils sont ajustés pour décrire au mieux la décroissance médiane. Leur somme est égale à 100 %.The percentages “fast%” and “slow%” represent the respective weights of fast and slow decay. They are adjusted to best describe the median decay. Their sum is equal to 100%.

Ainsi, la Figure 2 représente l'évolution de la constante de décroissance de fluorescence tau médian monoexponentielle (tau monoexponentiel médian) en fonction du ratio molaire naphtalène/PPO. Elle montre clairement l'évolution continue de la constante de décroissance de fluorescence en fonction du rapport molaire entre le fluorophore primaire principal et le fluorophore primaire supplémentaire. Cette évolution a pour forme une exponentielle décroissante qui est la signature d'une synergie entre le fluorophore primaire principal et le fluorophore primaire supplémentaire. En l'absence d'une telle synergie, l'évolution de la constante de temps en fonction du ratio molaire serait sous forme d'une droite linéaire qui relierait directement la valeur à 100 % et à 0 % traduisant le simple remplacement progressif d'un fluorophore primaire par un autre.Thus, Figure 2 represents the evolution of the fluorescence decrease constant tau median monoexponential (tau median monoexponential) as a function of the naphthalene / PPO molar ratio. It clearly shows the continuous evolution of the fluorescence decay constant as a function of the molar ratio between the primary primary fluorophore and the additional primary fluorophore. This evolution takes the form of a decreasing exponential which is the signature of a synergy between the primary primary fluorophore and the additional primary fluorophore. In the absence of such a synergy, the evolution of the time constant as a function of the molar ratio would be in the form of a linear straight line which would directly connect the value to 100% and to 0% reflecting the simple progressive replacement of one primary fluorophore by another.

Un autre avantage de l'utilisation d'un matériau hybride pour la mesure par scintillation plastique est démontré par la Figure 3 qui illustre le type d'impulsion de réponse obtenue pour un scintillateur plastique référencé par un indice sur la figure : rapide (indice a) : scintillateur de référence « Eljen EJ-200 » commercialisé par la société Eljen Technology ; - lent (indice b): scintillateur de référence « Eljen EJ-240 » commercialisé par la société Eljen Technology ; - hybride (indice c) : comprenant le matériau hybride selon l'invention.Another advantage of using a hybrid material for measurement by plastic scintillation is shown in Figure 3 which illustrates the type of response pulse obtained for a plastic scintillator referenced by an index in the figure: fast (index a ): “Eljen EJ-200” reference scintillator sold by the company Eljen Technology; - slow (index b): “Eljen EJ-240” reference scintillator marketed by the company Eljen Technology; - hybrid (index c): comprising the hybrid material according to the invention.

Le profil d'enregistrement utilisé (500 ns avec un bruit de 10 coups/secondes) est superposé aux impulsions de ces trois scintillateurs plastiques.The recording profile used (500 ns with a noise of 10 strokes / seconds) is superimposed on the pulses of these three plastic scintillators.

La Figure 3 démontre les avantages d'un scintillateur plastique phoswich comprenant un compartiment rapide et un compartiment hybride selon l'invention par rapport à un scintillateur plastique phoswich comprenant un compartiment rapide et un compartiment lent : pour un bruit électronique par exemple estimé à 10 coups par seconde, l'impulsion hybride du compartiment hybride a un meilleur rapport signal-sur-bruit que l'impulsion lente du compartiment lent, grâce à l'amplitude supérieure de l'impulsion hybride. L'acquisition est réalisée par l'ouverture d'une porte temporelle d'enregistrement de ces impulsions. Comme indiqué précédemment, la durée de cet enregistrement est généralement choisie pour être 6 à 10 fois supérieure à la constante de décroissance de fluorescence la plus élevée, cette constante de décroissance correspondant pour chaque impulsion à la largeur en abscisse de l'impulsion exprimée en nanosecondes. En cas de forts taux de comptage, comme par exemple lorsqu'une source radioactive de forte activité est mise en présence du dispositif phoswich, l'utilisation d'un compartiment lent implique donc d'utiliser une fenêtre d'enregistrement beaucoup plus longue : plusieurs impulsions peuvent alors coexister dans la même fenêtre temporelle (phénomène d'empilement), ce qui se traduit alors par des erreurs d'acquisition en absence de discrimination de ces impulsions.Figure 3 demonstrates the advantages of a phoswich plastic scintillator comprising a fast compartment and a hybrid compartment according to the invention compared to a phoswich plastic scintillator comprising a fast compartment and a slow compartment: for an electronic noise for example estimated at 10 shots per second, the hybrid pulse of the hybrid compartment has a better signal-to-noise ratio than the slow pulse of the slow compartment, thanks to the higher amplitude of the hybrid pulse. The acquisition is carried out by opening a time gate for recording these pulses. As indicated previously, the duration of this recording is generally chosen to be 6 to 10 times greater than the highest fluorescence decay constant, this decay constant corresponding for each pulse to the abscissa width of the pulse expressed in nanoseconds . In the event of high counting rates, such as for example when a radioactive source of high activity is placed in the presence of the phoswich device, the use of a slow compartment therefore implies using a much longer recording window: several pulses can then coexist in the same time window (stacking phenomenon), which then results in acquisition errors in the absence of discrimination of these pulses.

Ces propriétés d'un compartiment hybride sont donc particulièrement avantageuses pour la discrimination de particule bêta dans un environnement de rayonnements gamma avec un dispositif « phoswich » comprenant un compartiment hybride (en particulier lorsqu'il est le compartiment d'épaisseur la plus faible) et un compartiment rapide, chacun de ces deux compartiments détectant respectivement la particule bêta et le rayonnement gamma. 3. Exemple de mesure qualitative ou quantitative d'une matière radioactive en scintillation plastique selon le procédé de mesure de l'invention. 3.1. Protocole de mesure.These properties of a hybrid compartment are therefore particularly advantageous for the discrimination of beta particles in a gamma radiation environment with a “phoswich” device comprising a hybrid compartment (in particular when it is the thinnest compartment) and a rapid compartment, each of these two compartments detecting the beta particle and the gamma radiation respectively. 3. Example of a qualitative or quantitative measurement of a radioactive material in plastic scintillation according to the measurement method of the invention. 3.1. Measurement protocol.

Un scintillateur plastique comprenant le matériau hybride de l'invention dans lequel est incorporé un fluorophore secondaire est connecté au moyen de graisse optique à un tube photomultiplicateur qui remplit la fonction de photodétecteur d'un module d'acquisition électronique.A plastic scintillator comprising the hybrid material of the invention in which a secondary fluorophore is incorporated is connected by means of optical grease to a photomultiplier tube which fulfills the function of photodetector of an electronic acquisition module.

Suite à son exposition à la matière radioactive, le scintillateur plastique émet des photons de scintillation qui sont convertis en signal électrique par le tube photomultiplicateur alimenté en haute tension.Following its exposure to radioactive material, the plastic scintillator emits scintillation photons which are converted into an electrical signal by the photomultiplier tube supplied with high voltage.

Le signal électrique est ensuite acquis puis analysé avec un oscilloscope, un logiciel de spectrométrie ou une carte électronique d'acquisition. Les données ainsi collectées sont ensuite traitées par ordinateur.The electrical signal is then acquired and analyzed with an oscilloscope, spectrometry software or an electronic acquisition card. The data thus collected is then processed by computer.

Cette analyse aboutit à un histogramme de spectre en énergie représentant en abscisse les canaux (dérivés d'une énergie de sortie) et en ordonnée le nombre de coups/secondes. Après étalonnage avec une source émettrice gamma d'énergie connue, l'énergie de la matière radioactive à mesurer est déterminée. 3.2. Mesure quantitative avec le scintillateur.This analysis results in an energy spectrum histogram representing the channels on the abscissa (derived from an output energy) and on the ordinate the number of strokes / seconds. After calibration with a known gamma emitting source of energy, the energy of the radioactive material to be measured is determined. 3.2. Quantitative measurement with the scintillator.

Sur la base de ce protocole de mesure, une mesure quantitative est réalisée avec une source radioactive bêta de chlore-36 d'activité sur 4 n égale à 6 kBq. Cette source est placée sur la partie supérieure du scintillateur plastique.On the basis of this measurement protocol, a quantitative measurement is carried out with a radioactive beta-chlorine-36 source of activity over 4 n equal to 6 kBq. This source is placed on the upper part of the plastic scintillator.

Un scintillateur plastique cylindrique de section circulaire, de diamètre 49 mm et de hauteur 35 mm (référence F30B du tableau de la Figure 1) est couplé avec de la graisse optique Rhodorsil RTV141A à la photocathode d'un photomultiplicateur (modèle Hamamatsu H1949-51) alimenté par une haute tension (modèle Ortec 556). Le signal sortant du photomultiplicateur est récupéré puis numérisé par une carte électronique propre à l'inventeur. Cette carte peut être remplacée par une autre carte électronique équivalente (par exemple modèle CAEN DT5730B) ou un oscilloscope (par exemple modèle Lecroy Waverunner 640Zi).A cylindrical plastic scintillator of circular section, diameter 49 mm and height 35 mm (reference F30B in the table of Figure 1) is coupled with Rhodorsil RTV141A optical grease to the photocathode of a photomultiplier (model Hamamatsu H1949-51) powered by a high voltage (Ortec 556 model). The outgoing signal from the photomultiplier is recovered and then digitized by an electronic card specific to the inventor. This card can be replaced by another equivalent electronic card (for example CAEN DT5730B model) or an oscilloscope (for example Lecroy Waverunner 640Zi model).

Dans un premier temps, un étalonnage en énergie du système (scintillateur + photomultiplicateur) est réalisé au moyen de 2 sources radioactives : l'une émettant des rayons gamma dans la zone [0 - 200 keV] et l'autre dans la zone [500 - 1,3 MeV] . Cet étalonnage en énergie est réalisé en repérant le canal correspondant à 80 % de l'amplitude du front Compton. Par exemple, si l'ordonnée du front Compton correspond à 100 coups par seconde, l'abscisse sur la redescente du front Compton à 80 coups par seconde associe l'énergie du front Compton (en keV) au canal.Firstly, an energy calibration of the system (scintillator + photomultiplier) is carried out using 2 radioactive sources: one emitting gamma rays in the area [0 - 200 keV] and the other in the area [500 - 1.3 MeV]. This energy calibration is carried out by locating the channel corresponding to 80% of the amplitude of the Compton front. For example, if the ordinate of the Compton front corresponds to 100 strokes per second, the abscissa on the falling of the Compton front at 80 strokes per second associates the energy of the Compton front (in keV) with the channel.

Dans un deuxième temps, cet étalonnage réalisé, la source bêta de chlore-36 est accolée à la face supérieure du scintillateur plastique. L'analyse du spectre en énergie donne une activité lue de 2,1 kBq (et donc une efficacité intrinsèque selon laquelle 70 % des rayonnements incidents sont mesurés) et un pic photoélectrique centré vers 250 keV.In a second step, this calibration carried out, the beta source of chlorine-36 is attached to the upper face of the plastic scintillator. Analysis of the energy spectrum gives a read activity of 2.1 kBq (and therefore an intrinsic efficiency according to which 70% of the incident radiation is measured) and a photoelectric peak centered around 250 keV.

Le spectre en énergie du scintillateur plastique hybride obtenu est représenté sur la Figure 4 (indice (c')). À titre comparatif, il est superposé à celui d'un scintillateur plastique lent ("Eljen EJ-240 slow" commercialisé par la société Eljen Technology - indice (b') sur la Figure 4) dont l'efficacité intrinsèque mesurée est de 54 %. 4. Géométries d'un dispositif pour la détection par scintillation plastique selon l'invention.The energy spectrum of the hybrid plastic scintillator obtained is shown in Figure 4 (index (c ')). For comparison, it is superimposed on that of a slow plastic scintillator ("Eljen EJ-240 slow" marketed by the company Eljen Technology - index (b ') in Figure 4) whose intrinsic efficiency measured is 54% . 4. Geometries of a device for detection by plastic scintillation according to the invention.

Un tel dispositif est décrit en référence aux Figures 5 et 6 qui représentent, selon un axe longitudinal en référence au rayonnement R, des coupes d'un scintillateur plastique de forme parallélépipédique de type « phoswich ». Ainsi, sauf indication contraire, chaque partie du dispositif ici représenté est de forme parallélépipédique. Les mêmes références numériques désignent les mêmes éléments sur ces deux figures. 4.1. Dispositif avec couche de liaison.Such a device is described with reference to FIGS. 5 and 6 which represent, along a longitudinal axis with reference to the radiation R, sections of a plastic scintillator of parallelepiped shape of the "phoswich" type. Thus, unless otherwise indicated, each part of the device shown here is of parallelepiped shape. The same reference numerals designate the same elements in these two figures. 4.1. Device with bonding layer.

Selon un premier mode de réalisation illustrée par la Figure 5, le dispositif de détection par scintillation plastique D de l'invention comprend une pièce selon l'invention qui est un premier élément scintillateur plastique hybride 1 constitué en tout ou partie du matériau hybride de l'invention, et un second élément scintillateur plastique rapide 2. Ces éléments sont respectivement situés en amont et en aval par rapport au sens R de propagation du rayonnement incident (ou de la particule incidente) sur le scintillateur phoswich. Par convention, ils sont donc désignés dans la suite de la description par « scintillateur hybride amont 1 » et « scintillateur rapide aval 2 ». Dans la configuration illustrée par la Figure 5, le scintillateur hybride amont 1 est dit « fin », car il est d'épaisseur longitudinale plus faible que le scintillateur rapide aval 2 dit « épais ». Le dispositif pour la détection par scintillation plastique de l'invention présentant toutes ces caractéristiques montre une discrimination entre les rayons gamma et les particules bêta qui est améliorée.According to a first embodiment illustrated in FIG. 5, the plastic scintillation detection device D of the invention comprises a part according to the invention which is a first hybrid plastic scintillator element 1 consisting of all or part of the hybrid material of the invention, and a second fast plastic scintillator element 2. These elements are respectively located upstream and downstream with respect to the direction R of propagation of the incident radiation (or of the incident particle) on the phoswich scintillator. By convention, they are therefore designated in the following description by "upstream hybrid scintillator 1" and "fast downstream scintillator 2". In the configuration illustrated in FIG. 5, the upstream hybrid scintillator 1 is said to be “thin”, since it is of shorter longitudinal thickness than the downstream fast scintillator 2 said to be “thick”. The device for detection by plastic scintillation of the invention having all these characteristics shows a discrimination between gamma rays and beta particles which is improved.

Le scintillateur hybride amont 1 et le scintillateur rapide aval 2 sont éventuellement contenus dans une enveloppe 8 qui peut constituer le boîtier ou le bâti du dispositif. Ils sont fixés l'un à l'autre avec une couche d'interface optique formant une couche de liaison 5.The upstream hybrid scintillator 1 and the downstream fast scintillator 2 are possibly contained in an envelope 8 which can constitute the housing or the frame of the device. They are fixed to each other with an optical interface layer forming a bonding layer 5.

La couche de liaison 5 est généralement une couche distincte du scintillateur hybride amont 1 et du scintillateur rapide aval 2, par exemple une couche d'adjonction. Elle peut toutefois être une couche composée d'un matériau intermédiaire résultant de la fusion du matériau du scintillateur hybride amont 1 et du scintillateur rapide aval 2, comme pour les détecteurs à scintillation plastique comprenant deux scintillateurs liés l'un à l'autre par pressage thermomécanique.The bonding layer 5 is generally a separate layer from the upstream hybrid scintillator 1 and from the downstream fast scintillator 2, for example an addition layer. However, it can be a layer composed of an intermediate material resulting from the fusion of the material of the upstream hybrid scintillator 1 and the downstream fast scintillator 2, as for plastic scintillation detectors comprising two scintillators linked to each other by pressing thermomechanical.

La couche de liaison 5 peut être une couche optique qui est transparente au rayonnement luminescent. Elle peut être composée d'une matière de liaison choisie parmi les graisses, les colles, les gels, les ciments optiques, les composés élastomères, les composés silicones usuellement mis en œuvre dans le domaine optique. Une telle matière laisse passer le rayonnement lumineux sortant du scintillateur aval.The bonding layer 5 can be an optical layer which is transparent to luminescent radiation. It can be composed of a binding material chosen from greases, glues, gels, optical cements, elastomeric compounds, silicone compounds usually used in the optical field. Such a material lets in the light radiation coming out of the downstream scintillator.

Un photodétecteur 3 (tel que par exemple un photomultiplicateur) est fixé sur le scintillateur rapide aval 2 avec une couche d'interface optique 6. Il est apte à collecter le rayonnement radioluminescent résultant du contact d'une particule ionisante ou d'un rayonnement ionisant avec les scintillateurs 1 et 2.A photodetector 3 (such as for example a photomultiplier) is fixed to the downstream fast scintillator 2 with an optical interface layer 6. It is able to collect the radioluminescent radiation resulting from the contact of an ionizing particle or of ionizing radiation with scintillators 1 and 2.

La face du scintillateur hybride amont 1 qui reçoit en premier le rayonnement incident selon le sens de propagation R à détecter est recouverte d'une couche métallique 4 qui est ici fine. Cette couche métallique 4 constitue une fenêtre d'entrée avec laquelle le rayonnement incident (ou la particule incidente) entre en contact, tout en empêchant la lumière ambiante d'entrer également en contact avec le scintillateur amont en l'isolant de la lumière. Les faces latérales des scintillateurs amont et aval sont recouvertes d'un réflecteur ou diffuseur de lumière 7 composée d'une matière réfléchissante comprenant par exemple de l'aluminium (mylar aluminisé, papier aluminium, ...) ou composée d'une matière diffusante comprenant par exemple du téflon, une peinture à base d'oxyde de titane TiCh, une peinture à base d'oxyde de magnésium MgO, du papier-filtre Millipore. 4.2. Dispositif sans couche de liaison.The face of the upstream hybrid scintillator 1 which first receives the incident radiation in the direction of propagation R to be detected is covered with a metallic layer 4 which is here fine. This metallic layer 4 constitutes an entry window with which the incident radiation (or the incident particle) comes into contact, while preventing ambient light also from coming into contact with the upstream scintillator by isolating it from light. The side faces of the upstream and downstream scintillators are covered with a reflector or light diffuser 7 composed of a reflective material comprising for example aluminum (aluminized mylar, aluminum foil, etc.) or composed of a diffusing material including, for example, teflon, a paint based on titanium oxide TiCh, a paint based on magnesium oxide MgO, Millipore filter paper. 4.2. Device without bonding layer.

Selon un deuxième mode de réalisation illustré par la Figure 6, le dispositif de détection par scintillation plastique D de l'invention a une structure telle que décrite dans le document NO 2013076279 [référence 11] . Il ne comprend donc pas de couche de liaison telle que la couche d'interface optique 5 décrite à la Figure 5. Le dispositif pour la détection par scintillation plastique sans couche de liaison de l'invention diffère néanmoins de celui décrit dans la référence [8] par le fait qu'il comprend un premier élément scintillateur plastique hybride constitué en tout ou partie du matériau hybride de l'invention.According to a second embodiment illustrated in Figure 6, the plastic scintillation detection device D of the invention has a structure as described in document NO 2013076279 [reference 11]. It therefore does not include a bonding layer such as the optical interface layer 5 described in FIG. 5. The device for detection by plastic scintillation without a bonding layer of the invention nevertheless differs from that described in reference [8 ] by the fact that it comprises a first hybrid plastic scintillator element consisting of all or part of the hybrid material of the invention.

Le dispositif de détection par scintillation plastique D de l'invention sans couche de liaison illustré par la Figure 6 comprend un premier élément scintillateur plastique hybride 1 constitué en tout ou partie du matériau hybride de l'invention, et un second élément scintillateur plastique rapide 2. Ces éléments sont respectivement situés en amont et en aval par rapport au sens R de propagation du rayonnement incident (ou de la particule incidente) sur le scintillateur phoswich. Dans la configuration illustrée par la Figure 5, le scintillateur hybride amont 1 est dit « fin », car il est d'épaisseur longitudinale plus faible que le scintillateur rapide aval 2 dit « épais ». Le dispositif pour la détection par scintillation plastique de l'invention présentant toutes ces caractéristiques montre une discrimination entre les rayons gamma et les particules bêta qui est améliorée.The plastic scintillation detection device D of the invention without the bonding layer illustrated in FIG. 6 comprises a first hybrid plastic scintillator element 1 made wholly or partly of the hybrid material of the invention, and a second rapid plastic scintillator element 2 These elements are respectively located upstream and downstream with respect to the direction R of propagation of the incident radiation (or of the incident particle) on the phoswich scintillator. In the configuration illustrated in FIG. 5, the upstream hybrid scintillator 1 is said to be “thin”, since it is of shorter longitudinal thickness than the downstream fast scintillator 2 said to be “thick”. The device for detection by plastic scintillation of the invention having all these characteristics shows a discrimination between gamma rays and beta particles which is improved.

Le scintillateur hybride amont 1 et le scintillateur rapide aval 2 sont en contact direct et fixés l'un à l'autre par un procédé de couplage autogène. Dans ce procédé de couplage, un premier scintillateur plastique réticulé est préparé puis polymérisé. Après cette première formulation solide, la solution de monomères contenant le mélange fluorescent pour fabriquer le deuxième scintillateur est coulée sur le premier scintillateur, l'ensemble est ensuite mis à chauffer.The upstream hybrid scintillator 1 and the downstream fast scintillator 2 are in direct contact and fixed to each other by an autogenous coupling process. In this coupling process, a first crosslinked plastic scintillator is prepared and then polymerized. After this first solid formulation, the monomer solution containing the fluorescent mixture to make the second scintillator is poured onto the first scintillator, the assembly is then put to heat.

Les scintillateurs 1 et 2 sont éventuellement contenus dans une enveloppe 8 qui peut constituer le boîtier ou le bâti du dispositif.The scintillators 1 and 2 are possibly contained in an envelope 8 which can constitute the housing or the frame of the device.

Un photodétecteur 3 (tel que par exemple un photomultiplicateur) est fixé sur le scintillateur rapide aval 2 avec une couche d'interface optique 6. Il est apte à collecter le rayonnement radioluminescent résultant du contact d'une particule ionisante ou d'un rayonnement ionisant avec les scintillateurs 1 et 2.A photodetector 3 (such as for example a photomultiplier) is fixed to the downstream fast scintillator 2 with an optical interface layer 6. It is able to collect the radioluminescent radiation resulting from the contact of an ionizing particle or of ionizing radiation with scintillators 1 and 2.

La face du scintillateur hybride amont 1 qui reçoit en premier le rayonnement incident (ou la particule incidente) selon le sens de propagation R à détecter est recouverte d'une couche opaque à la lumière 9. Cette couche opaque 9 constitue une fenêtre d'entrée avec laquelle le rayonnement incident entre en contact, tout en limitant le contact de la lumière ambiante avec le scintillateur amont.The face of the upstream hybrid scintillator 1 which first receives the incident radiation (or the incident particle) according to the direction of propagation R to be detected is covered with a layer opaque to light 9. This opaque layer 9 constitutes an entry window with which the incident radiation comes into contact, while limiting the contact of ambient light with the upstream scintillator.

Les faces latérales des scintillateurs amont et aval sont recouvertes d'un réflecteur ou diffuseur de lumière 7. La couche opaque à la lumière 9 est perméable au passage des rayonnements bêta et gamma. Elle est composée d'une matière opaque telle que par exemple le Mylar.The lateral faces of the upstream and downstream scintillators are covered with a light reflector or diffuser 7. The light opaque layer 9 is permeable to the passage of beta and gamma rays. It is composed of an opaque material such as for example Mylar.

Comme indiqué précédemment, le scintillateur hybride amont 1 peut avoir une épaisseur plus faible que le scintillateur rapide aval 2. Une telle configuration et représentée sur la Figure 7. 4.3. Fibre optique scintillante.As indicated above, the upstream hybrid scintillator 1 can have a thickness that is thinner than the downstream fast scintillator 2. Such a configuration and shown in Figure 7. 4.3. Sparkling optical fiber.

La Figure 8 représente une fibre optique scintillante 10 de section cylindrique. Elle comprend une fibre polymère 11 composée en tout ou partie du matériau hybride de l'invention. La fibre polymère 11 constituant le cœur interne de la fibre est recouverte d'une gaine 12 recouvrant la fibre polymère et composée en tout ou partie d'un matériau de gainage.Figure 8 shows a scintillating optical fiber 10 of cylindrical section. It comprises a polymer fiber 11 composed in whole or in part of the hybrid material of the invention. The polymer fiber 11 constituting the internal core of the fiber is covered with a sheath 12 covering the polymer fiber and composed in whole or in part of a sheathing material.

La présente invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites et représentées, et l'homme du métier saura les combiner et y apporter avec ses connaissances générales de nombreuses variantes et modifications. L'invention est applicable aux domaines où sont utilisés des scintillateurs, en particulier : dans le domaine industriel, par exemple pour la mesure de paramètres physiques de pièces en cours de fabrication, pour l'inspection non destructrice de matériaux, pour le contrôle de la radioactivité aux points d'entrée et de sorties de sites et pour le contrôle de déchets radioactifs. dans le domaine géophysique, par exemple pour l'évaluation de la radioactivité naturelle des sols. - dans le domaine de la physique fondamentale et, en particulier, de la physique nucléaire. - dans le domaine de la sécurité des biens et des personnes, par exemple pour la sécurité d'infrastructures critiques, le contrôle de marchandises en circulation (bagages, conteneurs, véhicules...) ainsi que pour la radioprotection des travailleurs des secteurs industriel, nucléaire et médical. - dans le domaine de l'imagerie médicale.The present invention is not limited to the embodiments described and shown, and a person skilled in the art will know how to combine them and bring to it, with his general knowledge, many variants and modifications. The invention is applicable to the fields where scintillators are used, in particular: in the industrial field, for example for the measurement of physical parameters of parts during manufacture, for the non-destructive inspection of materials, for the control of the radioactivity at points of entry and exit from sites and for the control of radioactive waste. in the geophysical field, for example for the evaluation of natural radioactivity in soils. - in the field of fundamental physics and, in particular, nuclear physics. - in the field of the security of goods and people, for example for the security of critical infrastructures, the control of goods in circulation (luggage, containers, vehicles ...) as well as for the radiation protection of workers in the industrial sectors, nuclear and medical. - in the field of medical imaging.

REFERENCES CITEESREFERENCES CITED

[1] Moser, S. W.; Harder, W. F.; Hurlbut, C. R.; Kusner, M. R. "Principles and practice of plastic scintillator design", Radiat. Phys. Chem., 1993, Vol. 41, No. 1/2, 31-36.[1] Moser, S. W .; Harder, W. F .; Hurlbut, C. R .; Kusner, M. R. "Principles and practice of plastic scintillator design", Radiat. Phys. Chem., 1993, Vol. 41, No. 1/2, 31-36.

[2] Bertrand, G. H. V.; Hamel, M. ; Sguerra, F. "Current status on plastic scintillators modifications", Chem. Eur. J., 2014, 20, 15660-15685.[2] Bertrand, G. H. V .; Hamel, M.; Sguerra, F. "Current status on plastic scintillators modifications", Chem. Eur. J., 2014, 20, 15660-15685.

[3] Wilkinson, D. H. "The Phoswich — A Multiple Phosphor", Rev. Soi. Instrum. 1952, 23, 414-417.[3] Wilkinson, D. H. "The Phoswich - A Multiple Phosphor", Rev. Self. Instrum. 1952, 23, 414-417.

[4] M. Wahl, "Time-Correlated Single Photon Counting", note technique de la société PicoQuant, 2014.[4] M. Wahl, "Time-Correlated Single Photon Counting", technical note from PicoQuant, 2014.

[5] D. V. O'Connor, D. Phillips, Time Correlated Single Photon Counting, Academie Press, New York, 1984, pages 25 à 34 .[5] D. V. O'Connor, D. Phillips, Time Correlated Single Photon Counting, Academie Press, New York, 1984, pages 25 to 34.

[6] Rohwer, L. S., Martin, J. E.; "Measuring the absolute quantum efficiency of luminescent materials", J. Lumin. 2005, 115, pages 77-90.[6] Rohwer, L. S., Martin, J. E .; "Measuring the absolute quantum efficiency of luminescent materials", J. Lumin. 2005, 115, pages 77-90.

[7] Velapoli, R. A.; Mielenz, K. D. "A Fluorescence Standard Reference Material: Quinine Sulfate Dihydrate", Appl. Opt., 1981, 20, 1718.[7] Velapoli, R. A .; Mielenz, K. D. "A Fluorescence Standard Reference Material: Quinine Sulfate Dihydrate", Appl. Opt., 1981, 20, 1718.

[8] WO 2013076281.[8] WO 2013076281.

[9] Techniques de l'ingénieur, Extrusion - extrusion monovis (partie 1), Référence AM3650, publication de 2002.[9] Engineering techniques, Extrusion - single screw extrusion (part 1), Reference AM3650, publication of 2002.

[10] Techniques de l'ingénieur, Mesures de radioactivité par scintillation liquide, Référence p2552, publication du 10/03/2004 .[10] Engineering techniques, Radioactivity measurements by liquid scintillation, Reference p2552, publication of 03/10/2004.

[11] WO 2013076279.[11] WO 2013076279.

Claims (49)

REVENDICATIONS 1) Dispositif pour la détection par scintillation plastique comprenant une pièce pour la détection par scintillation plastique en tant qu'élément scintillateur plastique hybride, la pièce étant composée en tout ou partie d'un matériau hybride comprenant : - une matrice polymérique ; et, un mélange fluorescent incorporé dans la matrice polymérique et comprenant en concentration molaire par rapport au nombre total de moles de fluorophore primaire dans le mélange fluorescent incorporé i) 80 % à 99, 6 % molaire d'un fluorophore primaire principal constitué de naphtalène et ii) 0,4 % à 20 % molaire d'un fluorophore primaire supplémentaire dont le centroïde du spectre d'absorption lumineuse et du spectre d'émission de fluorescence ont respectivement une longueur d'onde comprise entre 250 nm et 340 nm et comprise entre 330 nm et 380 nm, la constante de décroissance de fluorescence est comprise entre 1 ns et 10 ns, et le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,2 et 1 ; la pièce étant couplée à un module d'acquisition électronique de telle sorte que le module est apte à collecter le rayonnement radioluminescent émis par la pièce lorsque cette dernière est mise en contact avec un rayonnement ionisant ou une particule ionisante.CLAIMS 1) Device for detection by plastic scintillation comprising a part for detection by plastic scintillation as a hybrid plastic scintillator element, the part being composed in whole or in part of a hybrid material comprising: - a polymer matrix; and, a fluorescent mixture incorporated into the polymer matrix and comprising in molar concentration relative to the total number of moles of primary fluorophore in the incorporated fluorescent mixture i) 80% to 99.6 mol% of a main primary fluorophore consisting of naphthalene and ii) 0.4% to 20 mol% of an additional primary fluorophore, the centroid of the light absorption spectrum and the fluorescence emission spectrum of which have respectively a wavelength between 250 nm and 340 nm and between 330 nm and 380 nm, the fluorescence decrease constant is between 1 ns and 10 ns, and the quantum yield of fluorescence in an apolar solvent is between 0.2 and 1; the part being coupled to an electronic acquisition module so that the module is able to collect the radioluminescent radiation emitted by the part when the latter is brought into contact with ionizing radiation or an ionizing particle. 2) Dispositif pour la détection par scintillation plastique selon la revendication 1, dans laquelle la matrice polymérique est composée en totalité ou en partie d'au moins un polymère comprenant des unités répétitives issues de la polymérisation de monomères comprenant au moins un groupe aromatique, (méth)acrylique ou vinylique.2) Device for detection by plastic scintillation according to claim 1, in which the polymer matrix is composed wholly or in part of at least one polymer comprising repeating units resulting from the polymerization of monomers comprising at least one aromatic group, ( meth) acrylic or vinyl. 3) Dispositif pour la détection par scintillation plastique selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la matrice polymérique est constituée en totalité ou en partie d'au moins un polymère réticulé.3) Device for detection by plastic scintillation according to claim 1 or 2, wherein the polymer matrix consists entirely or in part of at least one crosslinked polymer. 4) Dispositif pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le matériau hybride comprend 1 % massique à 25 % massique du mélange fluorescent incorporé.4) Device for detection by plastic scintillation according to any one of the preceding claims, in which the hybrid material comprises 1% by mass to 25% by mass of the incorporated fluorescent mixture. 5) Dispositif pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le mélange fluorescent incorporé comprend 90 % à 99,1 % molaire du fluorophore primaire principal.5) Device for detection by plastic scintillation according to any one of the preceding claims, in which the incorporated fluorescent mixture comprises 90% to 99.1 mol% of the main primary fluorophore. 6) Dispositif pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le fluorophore primaire supplémentaire a un rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire compris entre 0,5 et 1.6) Device for detection by plastic scintillation according to any one of the preceding claims, in which the additional primary fluorophore has a quantum yield of fluorescence in an apolar solvent of between 0.5 and 1. 7) Dispositif pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le fluorophore primaire supplémentaire est lié de manière covalente à la matrice polymérique.7) Device for detection by plastic scintillation according to any one of the preceding claims, in which the additional primary fluorophore is covalently linked to the polymer matrix. 8) Dispositif pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le mélange fluorescent incorporé comprend en outre un fluorophore secondaire.8) Device for detection by plastic scintillation according to any one of the preceding claims, in which the incorporated fluorescent mixture further comprises a secondary fluorophore. 9) Dispositif pour la détection par scintillation plastique selon la revendication 8, dans laquelle le fluorophore secondaire a un spectre d'absorption lumineuse et un spectre d'émission de fluorescence dont le centroïde est respectivement à une longueur d'onde comprise entre 330 nm et 380 nm et comprise entre 405 nm et 460 nm, et dont le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,5 et 1.9) Device for detection by plastic scintillation according to claim 8, in which the secondary fluorophore has a light absorption spectrum and a fluorescence emission spectrum whose centroid is respectively at a wavelength between 330 nm and 380 nm and between 405 nm and 460 nm, and whose quantum fluorescence yield in an apolar solvent is between 0.5 and 1. 10) Dispositif pour la détection par scintillation plastique selon la revendication 8, dans laquelle le fluorophore secondaire a un spectre d'absorption lumineuse et un spectre d'émission de fluorescence dont le centroïde est respectivement à une longueur d'onde comprise entre 330 nm et 380 nm et comprise entre 460 nm et 550 nm, et dont le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,5 et 1.10) Device for plastic scintillation detection according to claim 8, in which the secondary fluorophore has a light absorption spectrum and a fluorescence emission spectrum whose centroid is respectively at a wavelength between 330 nm and 380 nm and between 460 nm and 550 nm, and whose quantum fluorescence yield in an apolar solvent is between 0.5 and 1. 11) Dispositif pour la détection par scintillation plastique selon la revendication 8, dans laquelle le fluorophore secondaire a un spectre d'absorption lumineuse et un spectre d'émission de fluorescence dont le centroïde est respectivement à une longueur d'onde comprise entre 330 nm et 380 nm et comprise entre 550 nm et 630 nm, et dont le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,5 et 1.11) Device for detection by plastic scintillation according to claim 8, in which the secondary fluorophore has a light absorption spectrum and a fluorescence emission spectrum whose centroid is respectively at a wavelength between 330 nm and 380 nm and between 550 nm and 630 nm, and whose quantum fluorescence yield in an apolar solvent is between 0.5 and 1. 12) Dispositif pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, dans laquelle le fluorophore secondaire est à une concentration massique par rapport à la masse du matériau hybride qui est comprise entre 0,002 % et 0,5 % massique.12) Device for detection by plastic scintillation according to any one of claims 8 to 11, in which the secondary fluorophore is at a mass concentration relative to the mass of the hybrid material which is between 0.002% and 0.5% by mass . 13) Dispositif pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le matériau hybride a une constante de décroissance de fluorescence comprise entre 10 ns et 90 ns.13) Device for detection by plastic scintillation according to any one of the preceding claims, in which the hybrid material has a fluorescence decrease constant between 10 ns and 90 ns. 14) Dispositif pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la pièce a une forme parallélépipédique ou cylindrique.14) Device for detection by plastic scintillation according to any one of the preceding claims, in which the part has a parallelepiped or cylindrical shape. 15) Dispositif pour la détection par scintillation plastique selon la revendication 14, dans laquelle la pièce de forme parallélépipédique est un compartiment scintillateur plastique apte à être incorporé dans un dispositif pour la détection par scintillation plastique.15) Device for detection by plastic scintillation according to claim 14, in which the part of parallelepiped shape is a plastic scintillator compartment able to be incorporated in a device for detection by plastic scintillation. 16) Dispositif pour la détection par scintillation plastique selon la revendication 14, dans lequel la pièce de forme cylindrique est une fibre optique scintillante (10) comprenant une fibre polymère (11) composée en tout ou partie du matériau hybride et pourvue ou non d'une gaine (12) recouvrant la fibre polymère et composée en tout ou partie d'un matériau de gainage pour fibre optique dont l'indice de réfraction est inférieur à celui du matériau hybride, le matériau hybride comprenant une matrice polymérique constituée en totalité ou en partie d'au moins un polymère qui n'est pas réticulé.16) Device for detection by plastic scintillation according to claim 14, in which the part of cylindrical shape is a scintillating optical fiber (10) comprising a polymer fiber (11) composed in whole or in part of the hybrid material and provided or not with a sheath (12) covering the polymer fiber and composed in whole or in part of a cladding material for optical fiber whose refractive index is lower than that of the hybrid material, the hybrid material comprising a polymer matrix constituted wholly or in part of at least one polymer which is not crosslinked. 17) Dispositif pour la détection par scintillation plastique selon la revendication 16, dans laquelle le matériau de gainage est choisi parmi le poly(méthacrylate de méthyle), le poly(méthacrylate de benzyle), le poly(méthacrylate de trifluorométhyle), le poly(méthacrylate de trifluoroéthyle) ou leurs mélanges.17) Device for detection by plastic scintillation according to claim 16, in which the sheathing material is chosen from poly (methyl methacrylate), poly (benzyl methacrylate), poly (trifluoromethyl methacrylate), poly ( trifluoroethyl methacrylate) or mixtures thereof. 18) Dispositif pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'élément scintillateur plastique hybride est un premier élément scintillateur plastique hybride (1), le dispositif comprenant en outre un second élément scintillateur plastique rapide (2) dont la constante de décroissance de fluorescence est inférieure à celle du premier élément scintillateur plastique hybride (1), ces éléments scintillateur plastiques (1) et (2) formant un ensemble scintillateur plastique.18) Device for detection by plastic scintillation according to any one of the preceding claims, in which the hybrid plastic scintillator element is a first hybrid plastic scintillator element (1), the device further comprising a second fast plastic scintillator element (2 ) whose fluorescence decay constant is lower than that of the first hybrid plastic scintillator element (1), these plastic scintillator elements (1) and (2) forming a plastic scintillator assembly. 19) Dispositif pour la détection par scintillation plastique selon la revendication 18, dans lequel le dispositif est de type phoswich.19) Device for plastic scintillation detection according to claim 18, in which the device is of the phoswich type. 20) Dispositif pour la détection par scintillation plastique selon la revendication 18 ou 19, dans lequel le premier élément scintillateur plastique hybride (1) est composé en tout ou partie d'un matériau hybride dont la constante de décroissance de fluorescence est comprise entre 70 ns et 80 ns.20) Device for detection by plastic scintillation according to claim 18 or 19, wherein the first hybrid plastic scintillator element (1) is composed in whole or in part of a hybrid material whose fluorescence decay constant is between 70 ns and 80 ns. 21) Dispositif pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications 18 à 20, dans lequel le premier élément scintillateur plastique hybride (1) est en contact direct avec le second élément scintillateur plastique rapide (2).21) Device for detection by plastic scintillation according to any one of claims 18 to 20, wherein the first hybrid plastic scintillator element (1) is in direct contact with the second fast plastic scintillator element (2). 22) Dispositif pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications 18 à 20, dans lequel le premier élément scintillateur plastique hybride (1) est en contact avec le second élément scintillateur plastique rapide (2) par l'intermédiaire d'une couche de liaison (5).22) Device for detection by plastic scintillation according to any one of claims 18 to 20, in which the first hybrid plastic scintillator element (1) is in contact with the second rapid plastic scintillator element (2) by means of a bonding layer (5). 23) Dispositif pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications 18 à 22, dans lequel, par référence au sens R de propagation du rayonnement ionisant ou de la particule ionisante vis-à-vis du dispositif, le premier élément scintillateur plastique hybride (1) est l'élément scintillateur plastique amont et le second élément scintillateur plastique rapide (2) est l'élément scintillateur plastique en aval.23) Device for detection by plastic scintillation according to any one of claims 18 to 22, in which, with reference to the direction R of propagation of the ionizing radiation or of the ionizing particle with respect to the device, the first scintillator element hybrid plastic (1) is the upstream plastic scintillator and the second fast plastic scintillator (2) is the downstream plastic scintillator. 24) Dispositif pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications 18 à 23, dans lequel les éléments scintillateur plastique (1) et (2) ont des épaisseurs différentes, de telle sorte que le dispositif comprend un élément scintillateur plastique fin et un élément scintillateur rapide épais.24) Device for detection by plastic scintillation according to any one of claims 18 to 23, in which the plastic scintillator elements (1) and (2) have different thicknesses, so that the device comprises a thin plastic scintillator element and a thick fast scintillator element. 25) Dispositif pour la détection par scintillation plastique selon la revendication 24, comprenant un premier élément scintillateur plastique hybride (1) fin et un second élément scintillateur plastique rapide (2) épais.25) Device for detection by plastic scintillation according to claim 24, comprising a first hybrid plastic scintillator element (1) thin and a second fast plastic scintillator element (2) thick. 26) Dispositif pour la détection par scintillation plastique selon la revendication 25, comprenant le premier élément scintillateur plastique hybride (1) fin en amont et le second élément scintillateur plastique rapide (2) épais en aval, par référence au sens R de propagation du rayonnement ionisant ou de la particule ionisante vis-à-vis du dispositif.26) Device for detection by plastic scintillation according to claim 25, comprising the first hybrid plastic scintillator element (1) fine upstream and the second fast plastic scintillator element (2) thick downstream, by reference to the direction R of propagation of the radiation ionizing or ionizing particle vis-à-vis the device. 27) Dispositif pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications 24 à 26, dans lequel l'élément scintillateur plastique fin a une épaisseur de 10 pm à 1 mm et l'élément scintillateur plastique épais a une épaisseur de 1 mm à 10 cm.27) Device for detection by plastic scintillation according to any one of claims 24 to 26, in which the thin plastic scintillator element has a thickness of 10 μm to 1 mm and the thick plastic scintillator element has a thickness of 1 mm at 10 cm. 28) Dispositif pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications 18 à 27, dans lequel le second élément scintillateur plastique rapide (2) a une constante de décroissance de fluorescence comprise entre 1 ns et 7 ns.28) Device for detection by plastic scintillation according to any one of claims 18 to 27, in which the second fast plastic scintillator element (2) has a fluorescence decay constant between 1 ns and 7 ns. 29) Dispositif pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications 18 à 28, dans lequel le second élément scintillateur plastique rapide (2) comprend une matrice polymérique telle que définie selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et un fluorophore primaire rapide choisi parmi le 2,5-diphényloxazole (PPO), le [para]-terphényle (pTP), le [meta]-terphényle (mTP), le biphényle, le 2-phényl-5-(4-biphényl)-1,3,4-oxadiazole (PBD), le 2-(4'-t-butylphényl)-5-(4"-biphénylyl)-1,3,4-oxadiazole (butyl-PBD), l'anthracène ou leurs mélanges.29) Device for detection by plastic scintillation according to any one of claims 18 to 28, in which the second rapid plastic scintillator element (2) comprises a polymer matrix as defined according to any one of claims 1 to 3 and a rapid primary fluorophore chosen from 2,5-diphenyloxazole (PPO), [para] -terphenyl (pTP), [meta] -terphenyl (mTP), biphenyl, 2-phenyl-5- (4-biphenyl) -1,3,4-oxadiazole (PBD), 2- (4'-t-butylphenyl) -5- (4 "-biphenylyl) -1,3,4-oxadiazole (butyl-PBD), anthracene or their mixtures. 30) Dispositif pour la détection par scintillation plastique selon la revendication 29, dans lequel le fluorophore primaire rapide est le 2,5-diphényloxazole (PPO), le [para]-terphényle (pTP) ou leur mélange.30) Device for detection by plastic scintillation according to claim 29, wherein the rapid primary fluorophore is 2,5-diphenyloxazole (PPO), [para] -terphenyl (pTP) or a mixture thereof. 31) Dispositif pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications 18 à 30, dans lequel le second élément scintillateur plastique rapide (2) comprend un fluorophore secondaire tel que défini par l'une quelconque des revendications 8 à 12.31) Device for detection by plastic scintillation according to any one of claims 18 to 30, in which the second rapid plastic scintillator element (2) comprises a secondary fluorophore as defined by any one of claims 8 to 12. 32) Dispositif pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 17, dans lequel la pièce comprend un unique élément scintillateur plastique hybride.32) Device for detection by plastic scintillation according to any one of the preceding claims 1 to 17, in which the part comprises a single hybrid plastic scintillator element. 33) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pièce est couplée au module d'acquisition électronique par une couche d'interface optique (6).33) Device according to any one of the preceding claims, in which the part is coupled to the electronic acquisition module by an optical interface layer (6). 34) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le module d'acquisition électronique comprend un photodétecteur (3).34) Device according to any one of the preceding claims, in which the electronic acquisition module comprises a photodetector (3). 35) Dispositif selon la revendication 34, dans lequel le photodétecteur (3) est un photomultiplicateur, une photodiode, une caméra à transfert de charge CCD ou un capteur CMOS.35) Device according to claim 34, wherein the photodetector (3) is a photomultiplier, a photodiode, a CCD charge transfer camera or a CMOS sensor. 36) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le module d'acquisition électronique est placé en aval, par référence au sens R de propagation du rayonnement ionisant ou de la particule ionisante vis-à-vis du dispositif, de la pièce, de l'unique élément scintillateur plastique hybride, du premier élément scintillateur plastique hybride (1) ou du second élément scintillateur plastique rapide (2).36) Device according to any one of the preceding claims, in which the electronic acquisition module is placed downstream, by reference to the direction R of propagation of the ionizing radiation or of the ionizing particle with respect to the device, of the piece, of the single hybrid plastic scintillator element, of the first hybrid plastic scintillator element (1) or of the second rapid plastic scintillator element (2). 37) Appareillage pour la détection par scintillation plastique comprenant un dispositif tel que défini selon l'une quelconque des revendications 1 à 36, constitué par un appareil portatif pour la détection de rayonnement ionisant, un portique de détection ou un détecteur CCD.37) Apparatus for detection by plastic scintillation comprising a device as defined in any one of claims 1 to 36, consisting of a portable device for the detection of ionizing radiation, a detection portal or a CCD detector. 38) Procédé de fabrication d'un dispositif pour la détection par scintillation plastique tel que défini par l'une quelconque des revendications 1 à 36, dans lequel la pièce en tant qu'élément scintillateur plastique hybride est couplée au module d'acquisition électronique, de telle sorte que le module est apte à collecter le rayonnement radioluminescent émis par la pièce lorsque cette dernière est mise en contact avec un rayonnement ionisant ou une particule ionisante.38) Method for manufacturing a device for detection by plastic scintillation as defined by any one of claims 1 to 36, in which the part as a hybrid plastic scintillator element is coupled to the electronic acquisition module, so that the module is able to collect the radioluminescent radiation emitted by the part when the latter is brought into contact with ionizing radiation or an ionizing particle. 39) Procédé de fabrication d'un dispositif selon la revendication 38, afin de fabriquer un dispositif tel que défini selon l'une quelconque des revendications 18 à 36, à l'exception de la revendication 32, comprenant un ensemble scintillateur plastique, le procédé comprenant les étapes successives suivantes : a'') disposer d'un premier élément scintillateur plastique hybride (1) en tant que pièce et d'un second élément scintillateur plastique rapide (2) dont la constante de décroissance de fluorescence est inférieure à celle du premier élément scintillateur plastique hybride (1) ; chacun de ces éléments scintillateur plastiques ayant en outre une surface polie de même dimension que celle de l'autre élément scintillateur plastique ; b' ' ) coupler, via leur surface polie, le premier élément scintillateur plastique hybride (1) et le second élément scintillateur plastique rapide (2) afin d'obtenir l'ensemble scintillateur plastique ; c'' ) coupler l'ensemble scintillateur plastique comprenant la pièce au module d'acquisition électronique, de telle sorte que le module est apte à collecter le rayonnement radioluminescent émis par l'ensemble scintillateur plastique lorsque ce dernier est mis en contact avec un rayonnement ionisant ou une particule ionisante.39) Method for manufacturing a device according to claim 38, in order to manufacture a device as defined according to any one of claims 18 to 36, except for claim 32, comprising a plastic scintillator assembly, the method comprising the following successive steps: a '') having a first hybrid plastic scintillator element (1) as a part and a second fast plastic scintillator element (2) whose fluorescence decay constant is less than that of the first hybrid plastic scintillator element (1); each of these plastic scintillator elements further having a polished surface of the same dimension as that of the other plastic scintillator element; b '') coupling, via their polished surface, the first hybrid plastic scintillator element (1) and the second rapid plastic scintillator element (2) in order to obtain the plastic scintillator assembly; c '') coupling the plastic scintillator assembly comprising the part to the electronic acquisition module, so that the module is able to collect the radioluminescent radiation emitted by the plastic scintillator assembly when the latter is brought into contact with radiation ionizing or an ionizing particle. 40) Procédé de fabrication d'un dispositif selon la revendication 39, dans lequel l'étape b'') de liaison par couplage est réalisée par chauffage de la surface polie du premier élément scintillateur plastique hybride (1) et du second élément scintillateur plastique rapide (2) afin de ramollir ces surfaces qui sont ensuite pressées l'une contre l'autre afin de les coupler.40) A method of manufacturing a device according to claim 39, wherein the step b '') of coupling coupling is performed by heating the polished surface of the first hybrid plastic scintillator element (1) and the second plastic scintillator element fast (2) in order to soften these surfaces which are then pressed against each other in order to couple them. 41) Procédé de fabrication d'un dispositif selon la revendication 38, afin de fabriquer un dispositif tel que défini selon l'une quelconque des revendications 18 à 36, à l'exception de la revendication 32, comprenant un ensemble scintillateur plastique, le procédé comprenant les étapes successives suivantes : a''') un élément scintillateur plastique, constitué par un premier élément scintillateur plastique hybride (1) en tant que pièce ou par un second élément scintillateur plastique rapide (2) dont la constante de décroissance de fluorescence est inférieure à celle du premier élément scintillateur plastique hybride (1), est fabriqué in situ par polymérisation sur l'autre élément scintillateur plastique qui constitue un support de polymérisation, afin d'obtenir un ensemble scintillateur plastique à l'issue de 1'étape a''') ; b''') l'ensemble scintillateur plastique comprenant la pièce est couplé au module d'acquisition électronique, de telle sorte que le module est apte à collecter le rayonnement radioluminescent émis par l'ensemble scintillateur plastique lorsque ce dernier est mis en contact avec un rayonnement ionisant ou une particule ionisante.41) Method for manufacturing a device according to claim 38, in order to manufacture a device as defined according to any one of claims 18 to 36, except for claim 32, comprising a plastic scintillator assembly, the method comprising the following successive steps: a '' ') a plastic scintillator element, constituted by a first hybrid plastic scintillator element (1) as a part or by a second fast plastic scintillator element (2) whose fluorescence decay constant is lower than that of the first hybrid plastic scintillator element (1), is produced in situ by polymerization on the other plastic scintillator element which constitutes a polymerization support, in order to obtain a plastic scintillator assembly at the end of step a '' '); b '' ') the plastic scintillator assembly comprising the part is coupled to the electronic acquisition module, so that the module is able to collect the radioluminescent radiation emitted by the plastic scintillator assembly when the latter is brought into contact with ionizing radiation or an ionizing particle. 42) Procédé de fabrication d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 39 à 41, dans lequel le couplage entre les éléments scintillateur plastiques (1) et (2) selon l'étape b''), et/ou le couplage selon lequel le module d'acquisition électronique est couplé avec l'ensemble scintillateur plastique selon l'étape c'' ) ou l'étape b''') ou avec l'unique élément scintillateur plastique hybride tel que défini à la revendication 32, est réalisé au moyen d'une couche d'interface optique (6).42) A method of manufacturing a device according to any one of claims 39 to 41, in which the coupling between the plastic scintillator elements (1) and (2) according to step b ''), and / or the coupling according to which the electronic acquisition module is coupled with the plastic scintillator assembly according to step c '') or step b '' ') or with the single hybrid plastic scintillator element as defined in claim 32, is produced by means of an optical interface layer (6). 43) Procédé de fabrication d'un dispositif selon la revendication 42, dans lequel la couche d'interface optique (6) est une graisse optique, un ciment optique ou un solvant de couplage.43) A method of manufacturing a device according to claim 42, wherein the optical interface layer (6) is an optical grease, an optical cement or a coupling solvent. 44) Procédé de mesure par scintillation plastique, le procédé comprenant les étapes successives suivantes : i) un dispositif tel que défini selon l'une quelconque des revendications 1 à 36 ou un appareillage tels que défini selon la revendication 37 est mis en contact avec un rayonnement ionisant ou une particule ionisante afin que la pièce comprise dans le dispositif émette un rayonnement radioluminescent ; et ii) le rayonnement radioluminescent est mesuré avec le module d'acquisition électronique du dispositif.44) Method of measurement by plastic scintillation, the method comprising the following successive steps: i) a device as defined according to any one of claims 1 to 36 or an apparatus as defined according to claim 37 is brought into contact with a ionizing radiation or an ionizing particle so that the part included in the device emits radioluminescent radiation; and ii) the radioluminescent radiation is measured with the electronic acquisition module of the device. 45) Procédé de mesure par scintillation selon la revendication 44, dans lequel la durée de décroissance du rayonnement radioluminescent mesurée est comprise entre 10 ns et 90 ns.45) A method of scintillation measurement according to claim 44, wherein the duration of decrease of the radioluminescent radiation measured is between 10 ns and 90 ns. 46) Procédé de mesure par scintillation selon la revendication 45, dans lequel la durée de décroissance du rayonnement radioluminescent mesurée est comprise entre 15 ns et 80 ns.46) A method of scintillation measurement according to claim 45, wherein the duration of decay of the radioluminescent radiation measured is between 15 ns and 80 ns. 47) Procédé de mesure par scintillation selon l'une quelconque des revendications 44 à 46, dans lequel le rayonnement ionisant ou la particule ionisante provient d'une matière radioactive émettrice de rayons gamma, rayons X, particules bêta, particules alpha ou neutron.47) A method of scintillation measurement according to any one of claims 44 to 46, in which the ionizing radiation or the ionizing particle comes from a radioactive material emitting gamma rays, X-rays, beta particles, alpha particles or neutron. 48) Procédé de mesure par scintillation selon la revendication 47, dans lequel une discrimination entre les rayons gamma et les particules bêta est effectuée au cours de l'étape b) de mesure.48) A method of scintillation measurement according to claim 47, in which a discrimination between gamma rays and beta particles is carried out during step b) of measurement. 49) Procédé de mesure par scintillation selon l'une quelconque des revendications 44 à 48, dans lequel le procédé de mesure comprend une étape iii) dans laquelle on détermine la présence et/ou la quantité de la matière radioactive à partir de la mesure du rayonnement radioluminescent selon l'étape ii).49) Method for scintillation measurement according to any one of claims 44 to 48, in which the measurement method comprises a step iii) in which the presence and / or the quantity of the radioactive material is determined from the measurement of the radioluminescent radiation according to step ii).
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