WO2013076281A1 - Detecteur a scintillation et procede de fabrication associe - Google Patents

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WO2013076281A1
WO2013076281A1 PCT/EP2012/073534 EP2012073534W WO2013076281A1 WO 2013076281 A1 WO2013076281 A1 WO 2013076281A1 EP 2012073534 W EP2012073534 W EP 2012073534W WO 2013076281 A1 WO2013076281 A1 WO 2013076281A1
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WO
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scintillator
fluorescent molecule
detector
monomer
repeating units
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/073534
Other languages
English (en)
Inventor
Matthieu Hamel
Mathieu TROCME
Chrystèle PITTANCE
Licinio ROCHA
Original Assignee
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives
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Publication date
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/2008—Measuring radiation intensity with scintillation detectors using a combination of different types of scintillation detectors, e.g. phoswich

Definitions

  • the present invention relates to a scintillation detector and a method of manufacturing the scintillation detector.
  • Scintillation detectors are used in measuring systems for the detection of ionizing radiation. They can detect the presence of radioactive sources on the surface or inside objects or people depending on the nature of the radiation. They aim to identify qualitatively or quantitatively the nature of detected radiation (such as radiation from photons, electrons, light ions (such as protons, deuterons, newts, helions, particles a) and heavy ions (with Z> 3) with energy higher than 1 keV). They include for this purpose means capable of discriminating the detected particles.
  • scintillation detectors composed of several scintillators stacked on top of each other and coupled to a photodetection system. These detectors are commonly called “phoswich” detectors, the term “phoswich” being a contraction of the English “phosphor sandwich”, “phosphor” corresponding to the denomination used to designate the first scintillators.
  • the different scintillators that make up a "phoswich” detector are chosen for their different scintillation properties, usually the time of decay.
  • the light signal emitted by each of the scintillators of a phoswich detector as a result of the passage of an ionizing particle is characteristic of the scintillator.
  • a shape analysis of the total light signal collected by the photodetection system then makes it possible to go back to the region, or regions, of interaction. This is usually taken advantage of in two ways: in the field of radiation protection and dosimetry (each scintillator is then optimized in thickness and composition to detect only one type of particles, thus making it possible to discriminate them), and
  • each scintillator provides energy information to distinguish isotopically the incident ions involved.
  • Figure 1 shows a cross-sectional view of a "phoswich" detector of the prior art which is disclosed in US Patent 5,514,870.
  • the "phoswich” detector comprises a thin plastic scintillator (or organic scintillator) 1, a thick scintillating crystal (or inorganic scintillator) 2 and a photomultiplier 3.
  • the plastic scintillator 1 and the scintillating crystal 2 are attached to each other. other with the aid of an optical cement 5 and inserted into an envelope 8.
  • the photomultiplier 3 and the scintillating crystal 2 are fixed to one another by means of an optical cement 6.
  • a thin metal layer 4 covers the face of the plastic scintillator 1 on which the radiation R to be detected is incident.
  • the side walls of the scintillating crystal 2 are covered with a light reflector 7.
  • a disadvantage of this structure is the presence of the optical cement 5.
  • the optical cement constitutes a dead zone for the detection of particles, which limits the sensitivity of detection.
  • Thermomechanical pressing consists in heating the scintillators around 100 ° C while pressing them against each other under a pressure of between 0.1 and 100 kg / cm 2 .
  • the potential disadvantages noted are a potential degradation of the fluorescent molecules contained in the scintillators during heating, a significant heterogeneity of the thickness of the finest scintillator and a non-homogeneous distribution of the material.
  • the scintillation detector of the invention does not have the drawbacks of the prior art.
  • the invention relates to a scintillation detector comprising a first scintillator and a second scintillator each consisting of a polymeric material, characterized in that said first scintillator and said second scintillator are in direct contact with each other forming thus an inseparable monoblock without the intermediary of a bonding layer.
  • bonding layer is meant a distinct layer of the material of the first scintillator and the material of the second scintillator, this bonding layer possibly being an additive layer or a layer of an intermediate material resulting from the melting of the material of the first scintillator and of the material of the second scintillator, as is the case of scintillation detectors comprising two scintillators linked to one another by thermomechanical pressing.
  • Inseparable monoblock means the assembly formed by the first scintillator and the second scintillator, this assembly forming a single block that can not be dissociated.
  • This set can not be assimilated to a set resulting from a simple contact between two scintillators, as is the case with certain embodiments of the prior art, where the interface between the two scintillators can comprise, if be it tiny, a layer of air.
  • first scintillator and the second scintillator may be bonded to one another via covalent bonds to form said inseparable monoblock.
  • the first scintillator may be an upstream scintillator
  • the second scintillator may be a downstream scintillator, which means, in other words, that the upstream scintillator receives the incident radiation while the downstream scintillator is located after the scintillator upstream and receives radiation after it has passed through the upstream scintillator.
  • the first scintillator and the second scintillator may have a parallelepipedal shape or a cylindrical shape depending on the needs of the application concerned.
  • the first scintillator and the second scintillator are, conventionally, in contact with one another, via one of their faces, which correspond to the faces of greater surface area and identical surfaces. at the point of contact between the first scintillator and the second scintillator.
  • the first scintillator and the second scintillator are conventionally in contact with each other via their circular faces, which are of identical surfaces at the point of contact between the first and second scintillators. scintillator and the second scintillator.
  • the first scintillator and the second scintillator may have different thicknesses, the thickness of the first scintillator may be less than that of the second scintillator.
  • the first scintillator may have a thickness ranging from 10 ⁇ to 1 mm, for example from 50 ⁇ to 1 mm, preferably from 100 ⁇ to 500 ⁇ , while the second scintillator may have a thickness ranging from 1 mm to several centimeters, for example from 1 mm to 100 cm, preferably from 1 to 4 cm.
  • the first scintillator and the second scintillator are both made of a polymeric material.
  • the polymeric material of the first scintillator and the second scintillator may consist of a polymeric matrix, in which one or more fluorescent molecules (which may also be described as fluorophores) are integrated, which will make it possible to generate scintillation (ie, a light emission) characteristic of the absorption of a given radiation.
  • fluorescent molecules which may also be described as fluorophores
  • the integration of one or more fluorescent molecules can be done either by dispersing one or more of these molecules in the polymer matrix or by grafting one or more of these molecules within the aforementioned polymeric matrix.
  • the fluorescent molecule or molecules are bonded to the polymer matrix via covalent bonds (the formation of this type of bond can be carried out during the manufacture by polymerization of the matrix polymeric, by incorporation of one or more fluorescent molecules having at least one polymerizable function).
  • the polymeric matrix may consist of one or more polymers chosen so as not to affect the detection properties of the scintillator, the polymer matrix may be identical for the first scintillator and the scintillator. second scintillator.
  • the polymeric matrix may comprise, in particular:
  • a polymer comprising repeating units resulting from the polymerization of at least one styrenic monomer, such as styrene;
  • a polymer comprising repeating units resulting from the polymerization of at least one (meth) acrylate monomer
  • a crosslinked polymer comprising units derived from the polymerization of at least one styrenic monomer, at least one (meth) acrylate monomer and optionally at least one monomer comprising at least two polymerizable functions.
  • repetitive unit of the siloxane type is meant a repeating unit comprising a group -Si-O-, the silicon atom being bonded, in addition to an oxygen atom of said unit and to another oxygen atom of the adjacent unit, to two other groups.
  • the polymers comprising siloxane-type repeating units may have at least a part of the aforementioned repeating units, the silicon atom of which is linked to an aromatic group, such as a phenyl group.
  • aromatic groups such as a phenyl group.
  • the constituent polymers of the polymeric matrix comprising siloxane-type repeating units may comprise repeating units corresponding to the following formula (I):
  • R 1 represents an alkyl group comprising from 1 to 10 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group comprising from 5 to 10 carbon atoms (such as a phenyl group) or a hydrogen atom, and optionally repeating units corresponding to in formula (II) below:
  • R 2 and R 3 which may be identical or different, represent an alkyl group comprising from 1 to 10 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group comprising from 5 to 10 carbon atoms (such as a phenyl group) or a hydrogen atom. 'hydrogen.
  • Polymers of the aforementioned type may be crosslinked polymers, namely polymers comprising several polymer chains linked to each other via a crosslinking bridge uniting repetitive patterns of distinct chains.
  • such polymers in addition to possibly repeating units of formulas (I) and (II) as mentioned above, may comprise repeating units of formula (III) below:
  • R 4 represents an alkyl group comprising 1 to 10 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group comprising 5 to 10 carbon atoms (such as a phenyl group) or a hydrogen atom, the hook indicating the place by which said unit is linked to another polymer chain.
  • Polymers according to the definition given above may be polymers resulting from a hydrosilylation reaction of at least one polysiloxane compound corresponding to at least one of the following formulas (IV) and (V):
  • R 5 -R 5 , R 6 , R 7 , R 8 and R 9 represent, independently of one another, an alkyl group comprising from 1 to 10 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group comprising from 5 to 10 carbon atoms, an alkenyl group comprising end-chain unsaturation and comprising from 2 to 10 carbon atoms; and
  • R 11 -R 10 , R 11 , R 12 , R 13 and R 14 represent, independently of one another, an alkyl group comprising from 1 to 10 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group comprising from 5 to 10 carbon atoms (such as a phenyl group) or a hydrogen atom;
  • -n 2 , m 2 , n 3 and m 3 represent the number of repetitions of the pattern taken in parentheses.
  • styrenic monomers that can be used for the polymer matrix of the first scintillator, mention may be made of the following monomers of formulas (VIII) and (IX):
  • R 13 represents an aromatic hydrocarbon group, such as an aryl group or an arylalkyl group.
  • R 15 can be a phenyl group, a benzyl group, a 1-naphthyl group or a 2-naphthyl group.
  • the polymeric matrix may be advantageously crosslinked, which means that it consists of polymers comprising a plurality of polymer chains linked to each other by crosslinking bridges.
  • crosslinking bridges may be derived from the introduction, during the polymer preparation step by polymerization, of monomers carrying at least two polymerizable functions.
  • alkyl di (meth) acrylates such as alkyl di (meth) acrylates corresponding to one of the following formulas (XII) and (XIII):
  • x and y represent the repetition number of the motif taken in parentheses, x and y being an integer ranging from 1 to 20, preferably from 2 to 6.
  • the polymeric matrix of the first scintillator may comprise a crosslinked polymer comprising repeating units resulting from the polymerization of at least one styrene monomer, at least one (meth) acrylate monomer and at least one minus a monomer comprising at least two polymerizable functions, such as di (meth) acrylate monomers, which di (meth) acrylate monomers may correspond to those which are specifically defined above.
  • the polymeric matrix of the first scintillator may comprise a polymer comprising repeating units resulting from the polymerization of at least one monomer chosen from styrene, vinyltoluene, phenyl methacrylate, benzyl methacrylate and methacrylate. 1-naphthyl or 2-naphthyl methacrylate and at least one monomer bearing at least two ethylenic functional groups selected from alkyl di (meth) acrylates, such as those mentioned above.
  • the polymeric matrix of the first scintillator may comprise a polymer comprising repeating units derived from the polymerization of styrene, benzyl methacrylate and 1,6-hexanediyl dimethacrylate.
  • the fluorescent molecules capable of forming the first scintillator are advantageously characterized by fluorescent molecules. by a fast decay time, namely a decay time ranging from 1 to 20 ns, preferably from 1 to 10 ns.
  • It may be in particular a mixture of a first fluorescent molecule and a second fluorescent molecule and possibly a third fluorescent molecule.
  • the first fluorescent molecule may be chosen to have an absorption spectrum whose maximum intensity of absorption is between 250 and 350 nm (for example, this maximum absorption intensity may be centered on 300 nm).
  • the second fluorescent molecule may be chosen so as to have an absorption spectrum capable of covering the emission spectrum of the first fluorescent molecule (in particular, to optimize the energy transfers between the two fluorescent molecules), which means, in particular other words, that the second fluorescent molecule is able, on the one hand, to absorb wavelength photons belonging to the emission spectrum of said first fluorescent molecule, and on the other hand, following this absorption, to emitting photons, such that the emission spectrum of said second fluorescent molecule ranges from 350 to 650 nm with a maximum emission intensity of between 400 and 600 nm.
  • the third fluorescent molecule may be chosen so as to have an absorption spectrum capable of covering the emission spectrum of the second fluorescent molecule (in particular, to optimize the energy transfers between the two fluorescent molecules), which means, in other words, that the third fluorescent molecule is capable of absorbing wavelength photons belonging to the emission spectrum of said second fluorescent molecule, said third fluorescent molecule being able, after this absorption, to be emitted photons, such that the emission spectrum of said third fluorescent molecule has a maximum emission intensity of between 500 and 600 nm.
  • a first fluorescent molecule of the type mentioned above can be a 2,5-diphenyloxazone compound, while a second fluorescent molecule of type mentioned above may be a bis-methylstyrylbenzene compound (which may be referred to as bis-MSB).
  • the polymeric matrix may comprise, in particular:
  • a polymer comprising repeating units resulting from the polymerization of at least one styrenic monomer
  • a polymer comprising repeating units resulting from the polymerization of at least one (meth) acrylate monomer
  • a crosslinked polymer comprising units derived from the polymerization of at least one styrenic monomer, at least one (meth) acrylate monomer and optionally at least one monomer comprising at least two polymerizable functions.
  • R 1D represents an aromatic hydrocarbon group, such as an aryl group, an arylalkyl group. More specifically, R may be a phenyl group, a benzyl group, a 1-naphthyl group or a 2-naphthyl group.
  • the polymeric matrix is advantageously crosslinked, which means that it consists of polymers comprising a plurality of polymer chains linked to one another by crosslinking bridges.
  • crosslinking bridges may be derived from the introduction, during the polymer preparation step by polymerization, of monomers carrying at least two polymerizable functions.
  • alkyl di (meth) acrylates such as alkyl di (meth) acrylates corresponding to one of the following formulas (XII) and (XIII):
  • x and y represent the repetition number of the motif taken in parentheses, x and y being an integer ranging from 1 to 20, preferably from 2 to 6.
  • the polymeric matrix of the second scintillator may comprise a polymer comprising repeating units resulting from the polymerization of at least one styrenic monomer, at least one (meth) acrylate monomer and at least one a monomer comprising at least two polymerizable functions, such as di (meth) acrylate monomers, which di (meth) acrylate monomers may correspond to those which are specifically defined above.
  • the polymeric matrix of the second scintillator may comprise a polymer comprising repeating units resulting from the polymerization of at least one monomer chosen from styrene, vinyltoluene, phenyl methacrylate, benzyl methacrylate and methacrylate. 1-naphthyl or 2-naphthyl methacrylate and at least one monomer bearing at least two ethylenic functional groups selected from alkyl di (meth) acrylates, such as those mentioned above.
  • the polymeric matrix of the second scintillator may comprise a polymer comprising repeating units resulting from the polymerization of styrene, benzyl methacrylate and 1,6-hexanediyl dimethacrylate.
  • the fluorescent molecules capable of forming the second scintillator are advantageously fluorescent molecules characterized by a high decay time, namely a decay time ranging from 20 to 500 ns, preferably from 50 to 200 ns. decreasing to be 4 to 50 times higher than is the decay time of the fluorescent molecules of the first scintillator.
  • It may be in particular a mixture of a first fluorescent molecule, a second fluorescent molecule and optionally a third fluorescent molecule.
  • the first fluorescent molecule may be chosen to have an absorption spectrum whose maximum intensity of absorption is between 250 and 350 nm (for example, this maximum absorption intensity may be centered on 300 nm).
  • the second fluorescent molecule may be chosen so as to have an absorption spectrum capable of covering the emission spectrum of the first fluorescent molecule (in particular, to optimize the energy transfers between the two fluorescent molecules), which means, in particular other words, that the second fluorescent molecule is able, on the one hand, to absorb wavelength photons belonging to the emission spectrum of said first fluorescent molecule, on the other hand on the other hand, to emit photons, so that the emission spectrum of said second fluorescent molecule ranges from 350 to 650 nm with a maximum emission intensity of between 400 and 500 nm.
  • the third fluorescent molecule may be chosen so as to have an absorption spectrum capable of covering the emission spectrum of the second fluorescent molecule (in particular, to optimize the energy transfers between the two fluorescent molecules), which means, in other words, that the third fluorescent molecule is capable of absorbing wavelength photons belonging to the emission spectrum of said second fluorescent molecule, said third fluorescent molecule being able, after this absorption, to be emitted photons, such that the emission spectrum of said third fluorescent molecule has a maximum emission intensity of between 500 and 600 nm.
  • a first fluorescent molecule of the type mentioned above may be a pyrene compound, while a second fluorescent molecule of the type mentioned above may be a 9,10-diphenylanthracene compound.
  • the scintillation detectors of the invention may comprise at the front face (i.e. the face opposed to that which is in contact with the second scintillator) of the first scintillator an entrance window of the incident radiation, this input window being able to materialize in the form of a layer, for example an opaque layer (for example, a aluminum layer).
  • This input window allows incident radiation to contact the first scintillator while preventing ambient light from coming into contact with that first scintillator.
  • This input window when it is in the form of a layer, should preferably be as thin as possible, so as to degrade as little as possible the detection threshold of the scintillator detector.
  • it may have a thickness ranging from 10 nm to 5 ⁇ .
  • an output window consisting of a bonding layer such as to connect the second scintillator to a photomultiplier.
  • This bonding layer may be a layer of a material chosen from fats, glues, gels, cements, elastomeric compounds, silicone compounds.
  • this reflecting material may comprise aluminum (for example aluminized mylar or aluminum foil) or a layer of diffusing material, which diffusing material may comprise teflon, a titanium oxide TiO 2 paint, a MgO magnesium oxide paint, Millipore filter paper.
  • the invention also relates to a method for manufacturing a scintillation detector according to the invention comprising a step of producing the first or second scintillator on a support, which support corresponds to the other scintillator constituting the detector (in this case the first scintillator if the implementation step concerns the second scintillator and vice versa).
  • the first scintillator and the second scintillator thus form an inseparable monoblock without the intermediary of a binding layer, said monoblock being able to come from an autogenic coupling or from a molecular coupling between said first scintillator and said second scintillator.
  • the step of producing the first or second scintillator may be carried out by polymerization of a polymerization medium comprising monomers or oligomers intended to enter into the constitution of the first scintillator or second scintillator.
  • This polymerization medium further comprises the fluorescent molecule (s) intended to enter the first scintillator or second scintillator.
  • the method may comprise, before the step of producing a scintillator (first or second) on the support, the step of producing the other scintillator which constitutes said support.
  • This embodiment step can be carried out by polymerization of a polymerization medium, further comprising the fluorescent molecule (s) intended to enter the constitution of said scintillator.
  • the fluorescent molecule or molecules may comprise at least one polymerizable function, in which case they will, after the polymerization, be covalently grafted directly into the polymer matrix.
  • the polymerization medium when it comes to preparing the first scintillator, can comprise:
  • At least one styrene monomer as mentioned above in the optional presence of at least one (meth) acrylate monomer and / or at least one monomer comprising at least two polymerizable functions;
  • Polymerization initiators may be a peroxide compound, such as benzoyl peroxide, or a nitrile compound, such as azo (bis) isobutyronitrile. These polymerization initiators may be included in the polymerization medium at molar percentages of between 0.01 and 2%, preferably a percentage of 0.5%.
  • the polymerization reaction When the polymerization reaction is carried out in the presence of methacrylate monomers, it may be induced thermally by heating the polymerization medium to a suitable temperature, or by doping the polymerization medium with 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone followed irradiation under
  • the molar concentration of 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone may be between 0.1 and 2%. Preferably, the molar concentration used may be between 0.5 and 1%.
  • the proportion by volume of the styrenic monomers or methacrylates with respect to the monomers comprising at least two polymerizable functions in the reaction mixture may be between 99/1 and 60/40. Preferably, this volume proportion can be between 90/10 and 50/50.
  • the polymerization medium when it comes to preparing the first scintillator, may comprise:
  • R 5 -R 5 , R 6 , R 7 , R 8 and R 9 represent, independently of one another, an alkyl group comprising from 1 to 10 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group comprising from 5 to 10 carbon atoms an alkenyl group comprising an end-chain unsaturation and comprising from 2 to 10 carbon atoms; and
  • -n, m, ni, and mi represent the number of repetitions of the patterns enclosed in parentheses; a polysiloxane compound corresponding to at least one of the following formulas (VI) and (VII):
  • R 11 -R 10 , R 11 , R 12 , R 13 and R 14 represent, independently of one another, an alkyl group comprising an alkyl group comprising from 1 to 10 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group comprising from 5 to 10 carbon atoms (such as a phenyl group) or a hydrogen atom;
  • n 2 , m 2 , n 3 and m 3 represent the repetition number of the unit taken in parentheses, a hydrosilylation catalyst
  • all the molar fractions between the compounds (IV) or (V) and the compounds (VI) or (VII) can be used, that is to say from 99% to 1% and from 1% to 99%.
  • the reaction between the compounds (IV) or (V) and the compounds (VI) or (VII) can be thermally facilitated.
  • the reactions are carried out between 30 ° C. and 50 ° C.
  • the hydrosilylation catalyst is a known platinum catalyst in hydrosilylation reactions. More particularly, the Karstedt catalyst or the cis-bis (diethylsulfato) dichloroplatin (II) may be used at molar concentrations of between 0.01% and 3%.
  • the fluorescent molecules may comprise at least one polymerizable function, in which case they will be, after polymerization, grafted directly covalently into the polymer matrix, such molecules may be p-vinylbiphenyl or vinylnaphthalene.
  • the polymerization medium may comprise:
  • At least one styrene monomer as mentioned above in the optional presence of at least one (meth) acrylate monomer and / or at least one monomer comprising at least two polymerizable functions;
  • the polymerization reaction When the polymerization reaction is carried out in the presence of methacrylate monomers, it can be induced thermally by heating the polymerization medium to a suitable temperature, or by doping the polymerization medium with 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone followed irradiation under UV (for example, at a length of 355 nm).
  • the molar concentration of 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone may be between 0.1 and 2%.
  • the molar concentration used may be between 0.5 and 1%.
  • the proportion by volume of the styrenic monomers or methacrylates with respect to the monomers comprising at least two polymerizable functions in the reaction mixture may be between 99/1 and 60/40. Preferably, this volume proportion can be between 90/10 and 50/50.
  • the fluorescent molecule or molecules may comprise at least one polymerizable function, in which case they will, after the polymerization, be covalently grafted directly into the polymer matrix, these fluorescent molecules possibly being pyrenyl (meth) acrylamide or pyrenyl (meth) acrylate.
  • first scintillator and the second scintillator have been produced, it is possible to produce an input window as mentioned above, the coupling of the second scintillator with a photomultiplier as well as a lateral coating intended to cover the lateral surface of the stack consisting of the first scintillator and the second scintillator.
  • the inlet window can be made by deposition on the front face of the first scintillator (that is to say the face opposite the face in contact with the second scintillator) of a metal layer, the deposition techniques can be used are vacuum thermal evaporation, vacuum electron beam evaporation, vacuum cathode sputtering, electrodeposition, with, preferably, vacuum thermal evaporation.
  • the coupling of the second scintillator with a photomultiplier can be achieved through the interposition of a bonding layer between said second scintillator and the photomultiplier.
  • the rear face of the downstream scintillator (that is to say the face opposite to that which is in contact with the upstream scintillator) can be polished until a suitable surface state is obtained. the light transfer from the downstream scintillator to the photodetector.
  • the bonding layer may be an optical layer, that is to say a layer, which passes the radiation coming from the downstream scintillator, this layer possibly being a layer made of a material chosen from fats, glues, gels, cements, elastomeric compounds and silicone compounds.
  • the side coating it can be achieved by depositing on the side surface of the stack of the first and second scintillators of a material capable of reflecting or scattering light. It may be, for example, aluminized mylar or aluminum foil for producing a reflective material or Teflon tape, a Ti0 2 based paint MgO, Millipore filter paper for making a material. diffusing, a TiO 2 based paint being preferentially used.
  • the scintillation detectors of the invention are versatile detectors which, thanks to the choice of materials constituting the first scintillator and the second scintillator, make it possible to discriminate between several types of ionizing radiation, for example between electrons and photons (FIG. energy> 1 keV).
  • FOG. energy> 1 keV electrons and photons
  • FIG. 2 represents a cross-sectional view of a scintillation detector of the invention.
  • Figure 2 shows a cross-sectional view of a scintillation detector according to the invention.
  • the detector D comprises a first organic scintillator 9, a second organic scintillator 10 and a photodetector 11.
  • the first scintillator is also called “upstream scintillator” and the second scintillator “downstream scintillator”, with reference to the meaning of propagation of incident particles on the detector.
  • the photodetector 11 is, for example, a photomultiplier or a photodiode.
  • the first organic scintillator 9 has a thickness less than the thickness of the second organic scintillator 10.
  • the thickness of the first organic scintillator 9 is between 10 ⁇ and 1 mm and the thickness of the second scintillator organic 10 between 1 mm and 100 cm.
  • the first and second organic scintillators are attached to each other by an autogenous coupling method.
  • the second organic scintillator 10 and the photodetector 11 are attached to one another by an optical interface layer 15.
  • the organic scintillators 9 and 10 are inserted into a light reflector 12.
  • a thin opaque layer 14 may cover the face of the organic scintillator 9 on which the radiation R is incident.
  • Styrene, benzyl methacrylate, 1,6-hexanediyl dimethacrylate, 2,5-diphenyloxazole and bis-MSB are mixed under an inert atmosphere in a dry flask.
  • the mixture is released from all gases by the vacuum freeze-pump-thaw method and is carefully poured into a Teflon mold developed to give the final morphology of the scintillator. to obtain.
  • the mixture placed in the mold is heated at 60 ° C for 7 to 10 days.
  • the resulting product is then demolded and polished on one of the two largest sides until a surface state optically compatible with the desired applications.
  • Styrene, benzyl methacrylate, 1,6-hexanediyl dimethacrylate, pyrene and 9,10-diphenylanthracene are mixed under an inert atmosphere in a dry flask.
  • the mixture is released from any gas by the vacuum freeze-pump-thaw method, and is carefully poured into a mold containing the first scintillator at the bottom.
  • the mixture placed in the mold is heated at 60 ° C for 7 to 10 days.
  • the resulting product is then demolded and polished on one of the two largest sides until a surface state optically compatible with the desired applications. Realization of the input window
  • the metallization of the scintillators can be carried out by thermal evaporation under vacuum.
  • the principle of this technique consists in heating in a crucible crossed by an electric current (Joule effect) the material to be deposited. The deposit is made in a vacuum chamber. The vaporized material condenses on the substrate (scintillator) placed above the crucible.
  • the choice of crucible depends on the material to be evaporated. In the case of an aluminum deposit, it may be used a tungsten crucible, the melting temperature of the crucible being greater than the evaporation temperature of the aluminum.
  • the thickness of the layers and the speed of the deposit are controlled using a quartz scale.
  • a rotation system of the support for moving the scintillator during evaporation can be implemented to improve the homogeneity of the deposited layers (variation of the thickness of the deposited layer).

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Abstract

L'invention a trait à un détecteur à scintillation comprenant un premier scintillateur (9) et un deuxième scintillateur (10) constitués chacun d'un matériau polymérique, caractérisé en ce que ledit premier scintillateur et ledit deuxième scintillateur sont en contact direct l'un avec l'autre sans l'intermédiaire d'une couche de liaison.

Description

DETECTEUR A SCINTILLATION ET
PROCEDE DE FABRICATION ASSOCIE
DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTERIEUR
L'invention concerne un détecteur à scintillation ainsi qu'un procédé de fabrication de ce détecteur à scintillation.
Les détecteurs à scintillation sont utilisés dans les systèmes de mesure pour la détection des rayonnements ionisants. I ls permettent de détecter la présence de sources radioactives à la surface ou à l'intérieur d'objets ou de personnes en fonction de la nature du rayonnement. Ils ont pour but d'identifier de manière qualitative ou quantitative la nature des rayonnements détectés (tels que les rayonnements issus de photons, d'électrons, d'ions légers (comme les protons, les deutons, les tritons, les hélions, les particules a) et d'ions lourds (avec Z>3) d'énergie supérieure à 1 keV). I ls comprennent à cette fin des moyens aptes à discriminer les particules détectées.
Parmi les détecteurs à scintillation, il est connu des détecteurs composés de plusieurs scintillateurs empilés les uns sur les autres et couplés à un système de photodétection. Ces détecteurs sont communément appelés détecteurs « phoswich », le terme « phoswich » étant une contraction de l'anglais « phosphor sandwich », « phosphor » correspondant à la dénomination utilisée pour désigner les premiers scintillateurs.
Les différents scintillateurs qui composent un détecteur « phoswich » sont choisis pour leurs propriétés de scintillation différentes, généralement le tem ps de décroissance. Le signal lumineux émis par chacun des scintillateurs d'un détecteur phoswich à la suite du passage d'une particule ionisante est caractéristique du scintillateur. Une analyse de forme du signal lumineux total recueilli par le système de photodétection permet alors de remonter à la région, ou aux régions, d'interaction. Ceci est généralement mis à profit de deux façons : -dans le domaine de la radioprotection et de la dosimétrie (chaque scintillateur est alors optimisé en épaisseur et en composition pour ne détecter qu'un seul type de particules, permettant ainsi de les discriminer), et
-dans le domaine de la recherche fondamentale (chaque scintillateur fournit une information énergétique permettant de distinguer isotopiquement les ions incidents mis en jeu).
La figure 1 représente une vue en coupe transversale d'un détecteur « phoswich » de l'art connu qui est divulgué dans le brevet US 5,514,870.
Le détecteur « phoswich » comprend un scintillateur plastique (ou scintillateur organique) de faible épaisseur 1, un cristal scintillant (ou scintillateur inorganique) épais 2 et un photomultiplicateur 3. Le scintillateur plastique 1 et le cristal scintillant 2 sont fixés l'un à l'autre à l'aide d'un ciment optique 5 et insérés dans une enveloppe 8. De même, le photomultiplicateur 3 et le cristal scintillant 2 sont fixés l'un à l'autre à l'aide d'un ciment optique 6. Une fine couche métallique 4 recouvre la face du scintillateur plastique 1 sur laquelle le rayonnement R à détecter est incident. Les parois latérales du cristal scintillant 2 sont recouvertes d'un réflecteur de lumière 7.
Un inconvénient de cette structure est la présence du ciment optique 5. En effet, le ciment optique constitue une zone morte pour la détection de particules, ce qui limite la sensibilité de détection.
Dans le domaine de la recherche fondamentale, il est connu de coupler des scintillateurs par pressage thermomécanique. Le pressage thermomécanique consiste à chauffer les scintillateurs autour de 100°C tout en les pressant l'un contre l'autre sous une pression comprise entre 0,1 et 100 kg/cm2. Les inconvénients potentiels relevés sont une dégradation potentielle des molécules fluorescentes contenues dans les scintillateurs lors du chauffage, une hétérogénéité importante de l'épaisseur du scintillateur le plus fin et une répartition non homogène de la matière.
Le détecteur à scintillation de l'invention ne présente pas les inconvénients de l'art antérieur. EXPOSE DE L'INVENTION
En effet, l'invention concerne un détecteur à scintillation comprenant un premier scintillateur et un deuxième scintillateur constitués chacun d'un matériau polymérique, caractérisé en ce que ledit premier scintillateur et ledit deuxième scintillateur sont en contact direct l'un avec l'autre formant ainsi un monobloc indissociable sans l'intermédiaire d'une couche de liaison.
Par couche de liaison, on entend une couche distincte du matériau du premier scintillateur et du matériau du deuxième scintillateur, cette couche de liaison pouvant être une couche d'adjonction ou une couche en un matériau intermédiaire résultant de la fusion du matériau du premier scintillateur et du matériau du deuxième scintillateur, comme cela est le cas des détecteurs à scintillation comprenant deux scintillateurs liés l'un à l'autre par pressage thermomécanique.
Par monobloc indissociable, on entend l'ensemble formé par le premier scintillateur et le deuxième scintillateur, cet ensemble formant un seul bloc qui ne peut pas être dissocié. Cet ensemble ne peut donc être assimilé à un ensemble résultant d'une simple mise en contact entre deux scintillateurs, comme cela est le cas de certains modes de réalisation de l'art antérieur, où l'interface entre les deux scintillateurs peut comprendre, si infime soit-elle, une couche d'air.
Par exemple, le premier scintillateur et le deuxième scintillateur peuvent être liés l'un à l'autre par le biais de liaisons covalentes pour former ledit monobloc indissociable.
Le premier scintillateur peut être un scintillateur amont, tandis que le deuxième scintillateur peut être un scintillateur aval, ce qui signifie, en d'autres termes, que le scintillateur amont reçoit le rayonnement incident tandis que le scintillateur aval est situé à la suite du scintillateur amont et reçoit le rayonnement après que celui-ci ait traversé le scintillateur amont.
D'un point de vue structural, le premier scintillateur et le deuxième scintillateur peuvent présenter une forme parallélépipédique ou une forme cylindrique selon les besoins de l'application concernée. Dans le cas où les scintillateurs sont de forme parallélépipédique, le premier scintillateur et le deuxième scintillateur sont, classiquement, en contact l'un avec l'autre, via une de leurs faces, qui correspondent aux faces de plus grande surface et de surfaces identiques à l'endroit du contact entre le premier scintillateur et le deuxième scintillateur.
Dans le cas où les scintillateurs sont de forme cylindrique, le premier scintillateur et le deuxième scintillateur sont, classiquement, en contact l'un avec l'autre via leurs faces circulaires, qui sont de surfaces identiques à l'endroit du contact entre le premier scintillateur et le deuxième scintillateur.
Le premier scintillateur et le deuxième scintillateur peuvent présenter des épaisseurs différentes, l'épaisseur du premier scintillateur pouvant être inférieure à celle du deuxième scintillateur.
Par exemple, le premier scintillateur peut présenter une épaisseur allant de 10 μιη à 1 mm, par exemple, de 50 μιη à 1 mm, de préférence, de 100 μιη à 500 μιη, tandis que le deuxième scintillateur peut présenter une épaisseur allant de 1 mm à plusieurs centimètres, par exemple de 1 mm à 100 cm, de préférence de 1 à 4 cm.
Comme mentionné ci-dessus, le premier scintillateur et le deuxième scintillateur sont, tous deux, en un matériau polymérique.
En particulier, le matériau polymérique du premier scintillateur et du deuxième scintillateur peut consister en une matrice polymérique, dans laquelle sont intégrées une ou plusieurs molécules fluorescentes (lesquelles peuvent être également qualifiées de fluorophores), lesquelles vont permettre de générer la scintillation (à savoir, une émission de lumière) caractéristique de l'absorption d'un rayonnement donné.
L'intégration d'une ou plusieurs molécules fluorescentes peut se faire soit par dispersion d'une ou plusieurs de ces molécules dans la matrice polymérique soit par greffage d'une ou plusieurs de ces molécules au sein de la matrice polymérique susmentionnée.
Dans ce dernier cas, le ou les molécules fluorescentes sont liées à la matrice polymérique par le biais de liaisons covalentes (la formation de ce type de liaisons pouvant être effectuée lors de la fabrication par polymérisation de la matrice polymérique, par incorporation d'une ou plusieurs molécules fluorescentes comportant au moins une fonction polymérisable).
Que ce soit pour le premier scintillateur ou le deuxième scintillateur, la matrice polymérique peut être constituée d'un ou plusieurs polymères choisis de sorte à ne pas affecter les propriétés de détection du scintillateur, la matrice polymérique pouvant être identique pour le premier scintillateur et le deuxième scintillateur.
Concernant le premier scintillateur, la matrice polymérique peut comprendre, en particulier :
-un polymère comprenant des unités répétitives issues de la polymérisation d'au moins un monomère styrénique, tel que le styrène ;
-un polymère comprenant des unités répétitives issues de la polymérisation d'au moins un monomère (méth)acrylate ;
-un polymère comprenant des unités répétitives du type siloxane ; et/ou
-un polymère réticulé comprenant des unités issues de la polymérisation d'au moins un monomère styrénique, d'au moins un monomère (méth)acrylate et éventuellement d'au moins un monomère comprenant au moins deux fonctions polymérisables.
Par unité répétitive du type siloxane, on entend, une unité répétitive comprenant un groupe -Si-O-, l'atome de silicium étant lié, outre à un atome d'oxygène de ladite unité et à un autre atome d'oxygène de l'unité adjacente, à deux autres groupes.
En particulier, les polymères comprenant des unités répétitives du type siloxane peuvent avoir au moins une partie des unités répétitives susmentionnées, dont l'atome de silicium est lié à un groupe aromatique, tel qu'un groupe phényle. La présence de groupes aromatiques au sein de la matrice polymérique contribue à améliorer le transfert énergétique entre la matrice polymérique et les molécules fluorescentes.
Les polymères constitutifs de la matrice polymérique comprenant des unités répétitives du type siloxane peuvent comprendre des unités répétitives répondant à la formule (I) suivante :
Figure imgf000008_0001
dans laquelle R1 représente un groupe alkyle comprenant de 1 à 10 atomes de carbone, un groupe hydrocarboné aromatique comprenant de 5 à 10 atomes de carbone (tel qu'un groupe phényle) ou un atome d'hydrogène, et éventuellement des unités répétitives répondant à la formule (II) suivante :
Figure imgf000008_0002
(M)
dans laquelle les R2 et R3, identiques ou différents, représentent un groupe alkyle comprenant de 1 à 10 atomes de carbone, un groupe hydrocarboné aromatique comprenant de 5 à 10 atomes de carbone (tel qu'un groupe phényle) ou un atome d'hydrogène.
Les polymères du type susmentionné peuvent être des polymères réticulés, à savoir des polymères comprenant plusieurs chaînes polymériques liées les unes aux autres via un pont de réticulation unissant des motifs répétitifs de chaînes distinctes.
Dans ce cas, de tels polymères, outre éventuellement des motifs répétitifs de formules (I) et (II) tels que mentionnés ci-dessus, peuvent comprendre des motifs répétitifs de formule (III) suivante :
Figure imgf000009_0001
(m) dans laquelle R4 représente un groupe alkyle comprenant de 1 à 10 atomes de carbone, un groupe hydrocarboné aromatique comprenant de 5 à 10 atomes de carbone (tel qu'un groupe phényle) ou un atome d'hydrogène, le crochet indiquant l'endroit par lequel ladite unité est liée à une autre chaîne polymérique.
Des polymères conformes à la définition donnée ci-dessus peuvent être des polymères résultant d'une réaction d'hydrosilylation d'au moins un composé polysiloxane répondant au moins à l'une des formules (IV) et (V) suivantes :
Figure imgf000009_0002
Figure imgf000009_0003
dans lesquelles :
-R5, R6, R7, R8 et R9 représentent, indépendamment l'un de l'autre, un groupe alkyle comprenant de 1 à 10 atomes de carbone, un groupe hydrocarboné aromatique comprenant de 5 à 10 atomes de carbone, un groupe alcényle comprenant une insaturation en bout de chaîne et comprenant de 2 à 10 atomes de carbone ; et
-n, m, ni et mi représentent le nombre de répétition des motifs pris entre parenthèses, avec au moins un composé polysiloxane répondant au moins à l'une des formules (VI) et (VII) suivantes :
Figure imgf000010_0001
dans lesquelles :
-R10, R11, R12, R13 et R14 représentent, indépendamment l'un de l'autre, un groupe alkyle comprenant de 1 à 10 atomes de carbone, un groupe hydrocarboné aromatique comprenant de 5 à 10 atomes de carbone (tel qu'un groupe phényle) ou un atome d'hydrogène ;
-n2, m2, n3 et m3 représentent le nombre de répétition du motif pris entre parenthèses.
De plus amples détails concernant cette réaction seront fournis dans la partie relative au procédé de préparation des détecteurs de l'invention.
A titre d'exemples de monomères styréniques utilisables pour la matrice polymérique du premier scintillateur, on peut citer les monomères de formules (VIII) et (IX) suivantes :
Figure imgf000011_0001
(VIII) (IX)
A titre d'exemples de monomères (méth)acrylates, on peut citer les monomères de formules (X) et (XI) suivantes :
Figure imgf000011_0002
(X) (XI)
dans lesquelles R13 représente un groupe hydrocarboné aromatique, tel qu'un groupe aryle, un groupe arylalkyle.
Plus précisément, R15 peut être un groupe phényle, un groupe benzyle, un groupe 1-naphtyle ou un groupe 2-naphtyle.
La matrice polymérique peut être avantageusement réticulée, ce qui signifie qu'elle est constituée de polymères comprenant plusieurs chaînes polymériques liées les unes aux autres par des ponts de réticulation.
Ces ponts de réticulation peuvent être issus de l'introduction, lors de l'étape de préparation des polymères par polymérisation, de monomères porteurs d'au moins deux fonctions polymérisables.
A titre d'exemples de tels monomères, on peut citer des di(méth)acrylates d'alkyle, tels que des di(méth)acrylates d'alkyle répondant à l'une des formules (XII) et (XIII) suivantes :
Figure imgf000012_0001
(XII) (XIII)
dans lesquelles x et y représentent le nombre de répétition du motif pris entre parenthèses, x et y pouvant être un entier allant de 1 à 20, de préférence de 2 à 6.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, la matrice polymérique du premier scintillateur peut comprendre un polymère réticulé comprenant des unités répétitives issues de la polymérisation d'au moins un monomère styrénique, d'au moins un monomère (méth)acrylate et au moins un monomère comprenant au moins deux fonctions polymérisables, tels que des monomères di(méth)acrylate, lesquels monomères di(méth)acrylates peuvent correspondre à ceux, qui sont définis spécifiquement ci-dessus.
A titre d'exemple, la matrice polymérique du premier scintillateur peut comprendre un polymère comprenant des unités répétitives issues de la polymérisation d'au moins un monomère choisi parmi le styrène, le vinyltoluène, le méthacrylate de phényle, le méthacrylate de benzyle, le méthacrylate de 1-naphtyle ou le méthacrylate de 2-naphtyle et d'au moins un monomère porteur d'au moins deux fonctions éthyléniques choisi parmi les di(méth)acrylates d'alkyle, tels que ceux mentionnés ci-dessus.
Encore plus spécifiquement, la matrice polymérique du premier scintillateur peut comprendre un polymère comprenant des unités répétitives issues de la polymérisation du styrène, du méthacrylate de benzyle et du diméthacrylate de 1,6- hexanediyle.
Les molécules fluorescentes susceptibles d'entrer dans la constitution du premier scintillateur sont avantageusement des molécules fluorescentes caractérisées par un temps de décroissance rapide, à savoir un temps de décroissance allant de 1 à 20 ns, de préférence de 1 à 10 ns.
Il peut s'agir notamment d'un mélange d'une première molécule fluorescente et d'une deuxième molécule fluorescente et éventuellement d'une troisième molécule fluorescente.
La première molécule fluorescente peut être choisie de sorte à présenter un spectre d'absorption, dont l'intensité maximale d'absorption est située entre 250 et 350 nm (par exemple, cette intensité maximale d'absorption peut être centrée sur 300 nm).
La deuxième molécule fluorescente peut être choisie de sorte à présenter un spectre d'absorption apte à recouvrir le spectre d'émission de la première molécule fluorescente (notamment, pour optimiser les transferts énergétiques entre les deux molécules fluorescentes), ce qui signifie, en d'autres termes, que la deuxième molécule fluorescente est apte, d'une part, à absorber les photons de longueurs d'onde appartenant au spectre d'émission de ladite première molécule fluorescente, et d'autre part, suite à cette absorption, à émettre des photons, de telle sorte que le spectre d'émission de ladite deuxième molécule fluorescente s'échelonne de 350 à 650 nm avec une intensité maximale d'émission comprise entre 400 et 600 nm.
Le cas échéant, la troisième molécule fluorescente peut être choisie de sorte à présenter un spectre d'absorption apte à recouvrir le spectre d'émission de la deuxième molécule fluorescente (notamment, pour optimiser les transferts énergétiques entre les deux molécules fluorescentes), ce qui signifie, en d'autres termes, que la troisième molécule fluorescente est apte à absorber les photons de longueurs d'onde appartenant au spectre d'émission de ladite deuxième molécule fluorescente, ladite troisième molécule fluorescente étant apte, suite à cette absorption, à émettre des photons, de telle sorte que le spectre d'émission de ladite troisième molécule fluorescente présente une intensité maximale d'émission comprise entre 500 et 600 nm.
Une première molécule fluorescente du type mentionné ci-dessus peut être un composé 2,5-diphényloxazone, tandis qu'une deuxième molécule fluorescente du type mentionné ci-dessus peut être un composé bis-méthylstyrylbenzène (pouvant être dénommé par bis-MSB).
Concernant le deuxième scintillateur, la matrice polymérique peut comprendre, en particulier :
-un polymère comprenant des unités répétitives issues de la polymérisation d'au moins un monomère styrénique;
-un polymère comprenant des unités répétitives issues de la polymérisation d'au moins un monomère (méth)acrylate ; et/ou
-un polymère réticulé comprenant des unités issues de la polymérisation d'au moins un monomère styrénique, d'au moins un monomère (méth)acrylate et éventuellement d'au moins un monomère comprenant au moins deux fonctions polymérisables.
A titre d'exemples de monomères styréniques, on peut citer les monomères de formules (VIII) et (IX) suivantes :
Figure imgf000014_0001
(VIII) (IX)
A titre d'exemples de monomères (méth)acrylates, on peut citer les monomères de formules (X) et (XI) suivantes :
Figure imgf000014_0002
(X) (XI)
dans lesquelles R1D représente un groupe hydrocarboné aromatique, tel qu'un groupe aryle, un groupe arylalkyle. Plus précisément, R peut être un groupe phényle, un groupe benzyle, un groupe 1-naphtyle ou un groupe 2-naphtyle.
La matrice polymérique est avantageusement réticulée, ce qui signifie qu'elle est constituée de polymères comprenant plusieurs chaînes polymériques liées les unes aux autres par des ponts de réticulation.
Ces ponts de réticulation peuvent être issus de l'introduction, lors de l'étape de préparation des polymères par polymérisation, de monomères porteurs d'au moins deux fonctions polymérisables.
A titre d'exemples de tels monomères, on peut citer des di(méth)acrylates d'alkyle, tels que des di(méth)acrylates d'alkyle répondant à l'une des formules (XII) et (XIII) suivantes :
Figure imgf000015_0001
(XII) (XIII)
dans lesquelles x et y représentent le nombre de répétition du motif pris entre parenthèses, x et y pouvant être un entier allant de 1 à 20, de préférence de 2 à 6.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, la matrice polymérique du deuxième scintillateur peut comprendre un polymère comprenant des unités répétitives issues de la polymérisation d'au moins un monomère styrénique, d'au moins un monomère (méth)acrylate et au moins un monomère comprenant au moins deux fonctions polymérisables, tels que des monomères di(méth)acrylates, lesquels monomères di(méth)acrylates peuvent correspondre à ceux, qui sont définis spécifiquement ci-dessus. A titre d'exemple, la matrice polymérique du deuxième scintillateur peut comprendre un polymère comprenant des unités répétitives issues de la polymérisation d'au moins un monomère choisi parmi le styrène, le vinyltoluène, le méthacrylate de phényle, le méthacrylate de benzyle, le méthacrylate de 1-naphtyle ou le méthacrylate de 2-naphtyle et d'au moins un monomère porteur d'au moins deux fonctions éthyléniques choisi parmi les di(méth)acrylates d'alkyle, tels que ceux mentionnés ci-dessus.
Encore plus spécifiquement, la matrice polymérique du deuxième scintillateur peut comprendre un polymère comprenant des unités répétitives issues de la polymérisation du styrène, du méthacrylate de benzyle et du diméthacrylate de 1,6- hexanediyle.
Les molécules fluorescentes susceptibles d'entrer dans la constitution du deuxième scintillateur sont avantageusement des molécules fluorescentes caractérisées par un temps de décroissance élevé, à savoir un temps de décroissance allant de 20 à 500 ns, de préférence de 50 à 200 ns, ce temps de décroissance devant être 4 à 50 fois plus élevé que ne l'est le temps de décroissance des molécules fluorescentes du premier scintillateur.
Il peut s'agir notamment d'un mélange d'une première molécule fluorescente, d'une deuxième molécule fluorescente et éventuellement, d'une troisième molécule fluorescente.
La première molécule fluorescente peut être choisie de sorte à présenter un spectre d'absorption, dont l'intensité maximale d'absorption est située entre 250 et 350 nm (par exemple, cette intensité maximale d'absorption peut être centrée sur 300 nm).
La deuxième molécule fluorescente peut être choisie de sorte à présenter un spectre d'absorption apte à recouvrir le spectre d'émission de la première molécule fluorescente (notamment, pour optimiser les transferts énergétiques entre les deux molécules fluorescentes), ce qui signifie, en d'autres termes, que la deuxième molécule fluorescente est apte, d'une part, à absorber les photons de longueurs d'onde appartenant au spectre d'émission de ladite première molécule fluorescente, d'autre part, à émettre des photons, de telle sorte que le spectre d'émission de ladite deuxième molécule fluorescente s'échelonne de 350 à 650 nm avec une intensité maximale d'émission comprise entre 400 et 500 nm.
Le cas échéant, la troisième molécule fluorescente peut être choisie de sorte à présenter un spectre d'absorption apte à recouvrir le spectre d'émission de la deuxième molécule fluorescente (notamment, pour optimiser les transferts énergétiques entre les deux molécules fluorescentes), ce qui signifie, en d'autres termes, que la troisième molécule fluorescente est apte à absorber les photons de longueurs d'onde appartenant au spectre d'émission de ladite deuxième molécule fluorescente, ladite troisième molécule fluorescente étant apte, suite à cette absorption, à émettre des photons, de telle sorte que le spectre d'émission de ladite troisième molécule fluorescente présente une intensité maximale d'émission comprise entre 500 et 600 nm.
Une première molécule fluorescente du type mentionné ci-dessus peut être un composé pyrène, tandis qu'une deuxième molécule fluorescente du type mentionné ci-dessus peut être un composé 9,10-diphénylanthracène.
Outre la présence d'un premier scintillateur et d'un deuxième scintillateur en contact l'un avec l'autre, les détecteurs à scintillation de l'invention peuvent comporter au niveau de la face avant (c'est-à-dire la face opposée à celle qui est en contact avec le deuxième scintillateur) du premier scintillateur une fenêtre d'entrée du rayonnement incident, cette fenêtre d'entrée pouvant se matérialiser sous forme d'une couche, par exemple, une couche opaque (par exemple, une couche en aluminium).
Cette fenêtre d'entrée permet au rayonnement incident d'entrer en contact avec le premier scintillateur tout en empêchant la lumière ambiante d'entrer en contact avec ce premier scintillateur.
Cette fenêtre d'entrée, lorsqu'elle se présente sous forme d'une couche, doit être, de préférence, la plus fine possible, de sorte à dégrader le moins possible le seuil de détection du détecteur à scintillateur. Par exemple, elle peut présenter une épaisseur allant de 10 nm à 5 μιη.
En outre, au niveau de la face arrière du deuxième scintillateur (c'est-à- dire la face opposée à la face du deuxième scintillateur en contact avec le premier scintillateur), il peut être prévu une fenêtre de sortie consistant en une couche de liaison de nature à faire la liaison entre le deuxième scintillateur et un photomultiplicateur.
Cette couche de liaison peut être une couche en un matériau choisi parmi les graisses, les colles, les gels, les ciments, les composés élastomères, les composés silicones.
Enfin, au niveau de la surface latérale de l'empilement constitué par le premier scintillateur et le deuxième scintillateur, il peut être prévu une couche en un matériau réfléchissant, ce matériau réfléchissant pouvant comprendre de l'aluminium (par exemple, du mylar aluminisé ou du papier aluminium) ou une couche en un matériau diffusant, ce matériau diffusant pouvant comprendre du téflon, une peinture à base d'oxyde de titane Ti02, une peinture à base d'oxyde de magnésium MgO, du papier filtre Millipore.
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un détecteur à scintillation conforme à l'invention comprenant une étape de réalisation du premier ou deuxième scintillateur sur un support, lequel support correspondant à l'autre scintillateur constitutif du détecteur (en l'occurrence, le premier scintillateur si l'étape de réalisation concerne le deuxième scintillateur et vice versa).
A l'issue du procédé de l'invention, le premier scintillateur et le deuxième scintillateur forment ainsi un monobloc indissociable sans l'intermédiaire d'une couche de liaison, ledit monobloc pouvant être issu d'un couplage autogène ou d'un couplage moléculaire entre ledit premier scintillateur et ledit deuxième scintillateur.
L'étape de réalisation du premier ou deuxième scintillateur peut être effectuée par polymérisation d'un milieu de polymérisation comprenant des monomères ou oligomères destinés à entrer dans la constitution du premier scintillateur ou deuxième scintillateur. Ce milieu de polymérisation comprend, en outre, la ou les molécules fluorescentes destinées à entrer dans le premier scintillateur ou deuxième scintillateur.
Le procédé peut comprendre, avant l'étape de réalisation d'un scintillateur (premier ou deuxième) sur le support, l'étape de réalisation de l'autre scintillateur qui constitue ledit support. Cette étape de réalisation peut être effectuée par polymérisation d'un milieu de polymérisation, comprenant, en outre, la ou les molécules fluorescentes destinées à entrer dans la constitution ledit scintillateur.
La ou les molécules fluorescentes peuvent comprendre au moins une fonction polymérisable, auquel cas elles seront, à l'issue de la polymérisation, greffées directement par covalence, dans la matrice polymérique.
Il s'entend que ces étapes de réalisation seront réalisées dans des moules de forme adaptée de sorte à ce que le produit final ait la forme que l'on souhaite obtenir pour le premier et deuxième scintillateurs.
Selon un premier mode de réalisation, lorsqu'il s'agit de préparer le premier scintillateur, le milieu de polymérisation peut comprendre :
-au moins un monomère styrénique tel que mentionné ci-dessus en présence éventuelle d'au moins un monomère (méth)acrylate et/ou d'au moins un monomère comprenant au moins deux fonctions polymérisable ;
-des initiateurs de polymérisation ;
-des molécules fluorescentes.
Les initiateurs de polymérisation, s'ils sont nécessaires, peuvent être un composé peroxyde, tel que le peroxyde de benzoyie, ou un composé nitrile, tels que l'azo(bis)isobutyronitrile. Ces initiateurs de polymérisation peuvent être compris, dans le milieu de polymérisation à des pourcentages molaires compris entre 0,01 et 2%, de préférence, un pourcentage de 0,5%.
Lorsque la réaction de polymérisation est réalisée en présence de monomères méthacrylates, celle-ci peut être induite thermiquement en chauffant le milieu de polymérisation à une température adaptée, ou par dopage du milieu de polymérisation par du 2,2-diméthoxy-2-phénylacétophénone suivi d'une irradiation sous
UV (par exemple, à une longueur de 355 nm). La concentration molaire en 2,2-diméthoxy- 2-phénylacétophénone peut être comprise entre 0,1 et 2%. Préférentiellement, la concentration molaire utilisée peut être comprise entre 0,5 et 1%.
Lorsque la réaction de polymérisation est réalisée en présence de monomères styréniques, celle-ci peut être induite thermiquement. La proportion volumique des monomères styréniques ou méthacrylates par rapport aux monomères comprenant au moins deux fonctions polymérisables dans le mélange réactionnel peut être comprise entre 99/1 et 60/40. Préférentiellement, cette proportion volumique peut être comprise entre 90/10 et 50/50.
Selon un deuxième mode de réalisation, lorsqu'il s'agit de préparer le premier scintillateur, le milieu de polymérisation peut comprendre :
*un composé polysiloxane répondant au moins à l'une des formules (IV) et (V) suivantes :
Figure imgf000020_0001
Figure imgf000020_0002
dans lesquelles :
-R5, R6, R7, R8 et R9 représentent, indépendamment l'un de l'autre, un groupe alkyle comprenant de 1 à 10 atomes de carbone, un groupe hydrocarboné aromatique comprenant de 5 à 10 atomes de carbone, un groupe alcényle comprenant une insaturation en bout de chaîne et comprenant de 2 à 10 atomes de carbone ; et
-n, m, ni et mi représentent le nombre de répétition des motifs mis entre parenthèses ; *un composé polysiloxane répondant au moins à l'une des formules (VI) et (VII) suivantes :
Figure imgf000021_0001
Figure imgf000021_0002
dans lesquelles :
-R10, R11, R12, R13 et R14 représentent, indépendamment l'un de l'autre, un groupe alkyle comprenant un groupe alkyle comprenant de 1 à 10 atomes de carbone, un groupe hydrocarboné aromatique comprenant de 5 à 10 atomes de carbone (tel qu'un groupe phényle) ou un atome d'hydrogène ;
-n2, m2, n3 et m3 représentent le nombre de répétition du motif pris entre parenthèses, -un catalyseur d'hydrosilylation ; et
-des molécules fluorescentes.
Hormis l'utilisation des composés purs, toutes les fractions molaires entre les composés (IV) ou (V) et les composés (VI) ou (VII) peuvent être utilisées, c'est-à- dire de 99% à 1% et de 1% à 99%.
Si nécessaire, la réaction entre les composés (IV) ou (V) et les composés (VI) ou (VII) peut être facilitée thermiquement. Préférentiellement, les réactions sont réalisées entre 30°C et 50°C.
Le catalyseur d'hydrosilylation est un catalyseur au platine connu dans les réactions d'hydrosilylation. Plus particulièrement, le catalyseur de Karstedt ou le cis- bis(diéthylsulfato)-dichloroplatine (II) peuvent être utilisés à des concentrations molaires comprises entre 0,01% et 3%.
Que ce soit pour le premier mode de réalisation ou le deuxième mode de réalisation ou encore pour d'autres modes de réalisations, les molécules fluorescentes peuvent comprendre au moins une fonction polymérisable, auquel cas elles seront, à l'issue de la polymérisation, greffées directement par covalence, dans la matrice polymérique, de telles molécules pouvant être le p-vinylbiphényle ou le vinylnaphtalène.
Quand il s'agit de préparer le deuxième scintillateur, le milieu de polymérisation peut comprendre :
- au moins un monomère styrénique tel que mentionné ci-dessus en présence éventuelle d'au moins un monomère (méth)acrylate et/ou d'au moins un monomère comprenant au moins deux fonctions polymérisable ; et
-des molécules fluorescentes.
Lorsque la réaction de polymérisation est réalisée en présence de monomères méthacrylates, celle-ci peut être induite thermiquement en chauffant le milieu de polymérisation à une température adaptée, ou par dopage du milieu de polymérisation par du 2,2-dimethoxy-2-phénylacétophénone suivi d'une irradiation sous UV (par exemple, à une longueur de 355 nm). La concentration molaire en 2,2-dimethoxy- 2-phénylacétophénone peut être comprise entre 0,1 et 2%. Préférentiellement, la concentration molaire utilisée peut être comprise entre 0,5 et 1%.
Lorsque la réaction de polymérisation est réalisée en présence de monomères styréniques, celle-ci peut être induite thermiquement.
La proportion volumique des monomères styréniques ou méthacrylates par rapport aux monomères comprenant au moins deux fonctions polymérisables dans le mélange réactionnel peut être comprise entre 99/1 et 60/40. Préférentiellement, cette proportion volumique peut être comprise entre 90/10 et 50/50.
La ou les molécules fluorescentes peuvent comprendre au moins une fonction polymérisable, auquel cas elles seront, à l'issue de la polymérisation, greffées directement par covalence, dans la matrice polymérique, ces molécules fluorescentes pouvant être le (méth)acrylamide de pyrényle ou le (méth)acrylate de pyrényle.
Une fois le premier scintillateur et le deuxième scintillateur réalisés, il peut être procédé à la réalisation d'une fenêtre d'entrée telle que mentionnée ci-dessus, du couplage du deuxième scintillateur avec un photomultiplicateur ainsi qu'à un revêtement latéral destiné à recouvrir la surface latérale de l'empilement constitué par du premier scintillateur et du deuxième scintillateur.
La fenêtre d'entrée peut être réalisée par dépôt sur la face avant du premier scintillateur (c'est-à-dire la face opposée à la face en contact avec le deuxième scintillateur) d'une couche métallique, les techniques de dépôt pouvant être utilisées étant l'évaporation thermique sous vide, l'évaporation par faisceau d'électrons sous vide, la pulvérisation cathodique sous vide, l'électrodéposition, avec, pour préférence, l'évaporation thermique sous vide.
Le couplage du deuxième scintillateur avec un photomultiplicateur peut être réalisé grâce à l'interposition d'une couche de liaison entre ledit deuxième scintillateur et le photomultiplicateur.
Avant l'interposition de cette couche de liaison, la face arrière du scintillateur aval (c'est-à-dire la face opposée à celle qui est en contact avec le scintillateur amont) peut être polie jusqu'à obtenir un état de surface adapté au transfert lumineux du scintillateur aval vers le photodétecteur.
La couche de liaison peut être une couche optique, c'est-à-dire une couche, qui laisse passer le rayonnement sortant du scintillateur aval, cette couche pouvant être une couche en un matériau choisi parmi les graisses, les colles, les gels, les ciments, les composés élastomères et les composés silicones.
Quant au revêtement latéral, il peut être réalisé par dépôt sur la surface latérale de l'empilement du premier et deuxième scintillateurs d'un matériau apte à réfléchir ou à diffuser la lumière. Il peut s'agir, par exemple, de mylar aluminisé ou de papier aluminium pour réaliser un matériau réfléchissant ou de ruban en téflon, d'une peinture à base de Ti02, à base de MgO, de papier filtre Millipore pour réaliser un matériau diffusant, une peinture à base de Ti02 étant préférentiellement utilisée.
Les détecteurs de scintillation de l'invention sont des détecteurs versatiles, qui vont grâce au choix des matériaux constitutifs du premier scintillateur et du deuxième scintillateur permettre d'effectuer une discrimination entre plusieurs types de rayonnements ionisants, par exemple, entre électrons et photons (d'énergie > 1 keV). D'autres détails et explications concernant le principe de détection des détecteurs de l'invention sont exposés ci-dessous, ces détails et explications ne revêtant pas de caractère limitatif. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture d'un mode de réalisation préférentiel fait en référence aux figures jointes, parmi lesquelles :
- la figure 1, déjà décrite, représente une vue en coupe transversale d'un détecteur à scintillation de l'art connu ;
- la figure 2 représente une vue en coupe transversale d'un détecteur à scintillation de l'invention.
EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS DE L'INVENTION
La figure 2 représente une vue en coupe transversale d'un détecteur à scintillation conforme à l'invention.
Le détecteur D comprend un premier scintillateur organique 9, un second scintillateur organique 10 et un photodétecteur 11. Dans la suite de la description, le premier scintillateur est également nommé « scintillateur amont » et le deuxième scintillateur « scintillateur aval », en référence au sens de propagation des particules incidentes sur le détecteur.
Le photodétecteur 11 est, par exemple, un photomultiplicateur ou une photodiode. Le premier scintillateur organique 9 a une épaisseur inférieure à l'épaisseur du second scintillateur organique 10. A titre d'exemple non limitatif, l'épaisseur du premier scintillateur organique 9 est comprise entre 10 μιη et 1 mm et l'épaisseur du second scintillateur organique 10 entre 1 mm et 100 cm. Les premier et second scintillateurs organiques sont fixés l'un à l'autre par un procédé de couplage autogène. Le second scintillateur organique 10 et le photodétecteur 11 sont fixés l'un à l'autre par une couche d'interface optique 15. Les scintillateurs organiques 9 et 10 sont insérés dans un réflecteur de lumière 12. Une fine couche opaque 14 peut recouvrir la face du scintillateur organique 9 sur laquelle le rayonnement R est incident.
Synthèse du premier scintillateur
Du styrène, du méthacrylate de benzyle, du diméthacrylate de 1,6- hexanediyle, du 2,5-diphényloxazole et du bis-MSB sont mélangés sous atmosphère inerte dans un flacon sec.
Lé mélange est libéré de tout gaz par la méthode du dégazage à froid sous vide (correspondant à la terminologie anglaise « freeze-pump-thaw »), puis il est versé avec précaution dans un moule en téflon élaboré pour donner la morphologie finale du scintillateur à obtenir. Le mélange placé dans le moule est chauffé à 60°C pendant 7 à 10 jours.
Le produit résultant est ensuite démoulé puis poli sur un des deux plus grand cotés jusqu'à obtenir un état de surface optiquement compatible avec les applications recherchées.
Synthèse du second scintillateur
Du styrène, du méthacrylate de benzyle, du diméthacrylate de 1,6- hexanediyle, du pyrène et du 9,10-diphénylanthracène sont mélangés sous atmosphère inerte dans un flacon sec.
Le mélange est libéré de tout gaz par la méthode du dégazage à froid sous vide (correspondant à la terminologie anglaise « freeze-pump-thaw »), puis il est versé avec précaution dans un moule contenant au fond le premier scintillateur. Le mélange placé dans le moule est chauffé à 60°C pendant 7 à 10 jours.
Le produit résultant est ensuite démoulé puis poli sur un des deux plus grand cotés jusqu'à obtenir un état de surface optiquement compatible avec les applications recherchées. Réalisation de la fenêtre d'entrée
La métallisation des scintillateurs peut être réalisée par évaporation thermique sous vide. Le principe de cette technique consiste à chauffer dans un creuset traversé par un courant électrique (effet Joule) le matériau à déposer. Le dépôt est réalisé dans une enceinte à vide. Le matériau vaporisé vient se condenser sur le substrat (scintillateur) placé au-dessus du creuset.
Le choix du creuset dépend du matériau à évaporer. Dans le cas d'un dépôt d'aluminium, il peut être utilisé un creuset en tungstène, la température de fusion de ce creuset étant supérieure à la température d'évaporation de l'aluminium.
L'épaisseur des couches et la vitesse du dépôt sont contrôlées à l'aide d'une balance à quartz.
Pour des scintillateurs de grande surface, un système de rotation du support permettant de déplacer le scintillateur au cours de l'évaporation peut être mis en œuvre pour améliorer l'homogénéité des couches déposées (variation de l'épaisseur de la couche déposée).
Réalisation de la fenêtre de sortie
Elle consiste à enduire la surface du scintillateur d'une fine couche de graisse optique pour permettre le contact avec la cellule de photodétection.

Claims

REVENDICATIONS
1. Détecteur à scintillation comprenant un premier scintillateur et un deuxième scintillateur constitués chacun d'un matériau polymérique, caractérisé en ce que ledit premier scintillateur et ledit deuxième scintillateur sont en contact direct l'un avec l'autre formant ainsi un monobloc indissociable sans l'intermédiaire d'une couche de liaison.
2. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier scintillateur est un scintillateur amont, tandis que le deuxième scintillateur est un scintillateur aval.
3. Détecteur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le premier scintillateur et le deuxième scintillateur présentent une forme parallélépipédique ou une forme cylindrique.
4. Détecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier scintillateur présente une épaisseur inférieure à celle du deuxième scintillateur.
5. Détecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le matériau polymérique consiste en une matrice polymérique, dans laquelle sont dispersées une ou plusieurs molécules fluorescentes, lesquelles vont permettre de générer une scintillation (à savoir, une émission de lumière) caractéristique de l'absorption d'un rayonnement donné.
6. Détecteur selon la revendication 5, dans lequel la matrice polymérique du premier scintillateur comprend :
-un polymère comprenant des unités répétitives comprenant des unités répétitives issues de la polymérisation d'au moins un monomère styrénique ; -un polymère comprenant des unités répétitives issues de la polymérisation d'au moins un monomère (méth)acrylate ;
-un polymère comprenant des unités répétitives du type siloxane ; et/ou -un polymère réticulé comprenant des unités issues de la polymérisation d'au moins un monomère styrénique, d'au moins un monomère (méth)acrylate et éventuellement d'au moins un monomère comprenant au moins deux fonctions polymérisables.
7. Détecteur selon la revendication 6, dans lequel les polymères comprenant des unités répétitives du type siloxane comprennent au moins une partie desdites unités répétitives présentant un atome de silicium lié à un groupe aromatique.
8. Détecteur selon la revendication 6 ou 7, dans lequel les polymères comprenant des unités répétitives du type siloxane comprennent des unités répondant à la formule (I) suivante :
Figure imgf000028_0001
dans laquelle R1 représente un groupe alkyle comprenant de 1 à 10 atomes de carbone, un groupe hydrocarboné aromatique comprenant de 5 à 10 atomes de carbone ou un atome d'hydrogène et éventuellement des unités répétitives répondant à la formule (II) suivante :
Figure imgf000029_0001
(il)
dans laquelle les R2 et R3, identiques ou différents, représentent un groupe alkyle comprenant de 1 à 10 atomes de carbone, un groupe hydrocarboné aromatique comprenant de 5 à 10 atomes de carbone ou un atome d'hydrogène.
9. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 7 à 8, dans lequel les polymères sont des polymères réticulés.
10. Détecteur selon la revendication 9, dans lequel les polymères comprennent des unités répétitives de formule (III) suivante :
Figure imgf000029_0002
(III) dans laquelle R4 représente un groupe alkyle comprenant de 1 à 10 atomes de carbone, un groupe hydrocarboné aromatique comprenant de 5 à 10 atomes de carbone ou un atome d'hydrogène.
11. Détecteur selon la revendication 6, dans lequel le monomère
(méth)acrylate répond à l'une des formules (X) et (XI) suivantes :
Figure imgf000030_0001
(X) (XI)
dans lesquelles R représente un groupe hydrocarboné aromatique.
12. Détecteur selon la revendication 6, dans lequel le monomère comprenant au moins deux fonctions polymérisables est un di(méth)acrylate d'alkyle répondant à l'une des formules (XII) et (XIII) suivantes :
Figure imgf000030_0002
(XII) (XIII)
dans lesquelles x et y représentent le nombre de répétition du motif pris entre parenthèses, x et y pouvant être un entier allant de 1 à 20.
13. Détecteur selon la revendication 6, dans lequel la matrice polymérique du premier scintillateur comprend un polymère réticulé comprenant des unités répétitives issues de la polymérisation d'au moins un monomère choisi parmi le styrène, le vinyltoluène, le méthacrylate de phényle, le méthacrylate de benzyle, le méthacrylate de 1-naphtyle ou le méthacrylate de 2-naphtyle et d'au moins un monomère porteur d'au moins deux fonctions éthyléniques choisi parmi les di(méth)acrylates d'alkyle, tels que ceux définis à la revendication 12.
14. Détecteur selon la revendication 13, dans lequel la matrice polymérique du premier scintillateur comprend un polymère comprenant des unités répétitives issues de la polymérisation du styrène, du méthacrylate de benzyle et du diméthacrylate de 1,6-hexanediyle.
15. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 5 à 14, dans lequel les molécules fluorescentes entrant dans la constitution du premier scintillateur présentent un temps de décroissance allant de 1 à 20 ns, de préférence de 1 à 10 ns.
16. Détecteur selon la revendication 15, dans lequel les molécules fluorescentes consistent en un mélange d'une première molécule fluorescente et d'une deuxième molécule fluorescente.
17. Détecteur selon la revendication 16, dans lequel la première molécule fluorescente est choisie de sorte à présenter un spectre d'absorption, dont l'intensité maximale d'absorption est située entre 250 et 350 nm.
18. Détecteur selon la revendication 16 ou 17, dans lequel la deuxième molécule fluorescente est choisie de sorte à présenter un spectre d'absorption apte à recouvrir le spectre d'émission de la première molécule fluorescente, ce qui signifie, en d'autres termes, que la deuxième molécule fluorescente est apte, d'une part, à absorber les photons de longueurs d'onde appartenant au spectre d'émission de ladite première molécule fluorescente, et d'autre part, suite à cette absorption, à émettre des photons, de telle sorte que le spectre d'émission de ladite deuxième molécule fluorescente s'échelonne de 350 à 650 nm avec une intensité maximale d'émission comprise entre 400 et 600 nm.
19. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 16 à 18, dans lequel la première molécule fluorescente est un composé 2,5-diphényloxazone, tandis que la deuxième molécule fluorescente est un composé bis-méthylstyrylbenzène.
20. Détecteur l'une quelconque des revendications 5 à 19, dans lequel la matrice polymérique du deuxième scintillateur comprend :
-un polymère comprenant des unités répétitives issues de la polymérisation d'au moins un monomère styrénique;
-un polymère comprenant des unités répétitives issues de la polymérisation d'au moins un monomère (méth)acrylate ; et/ou
-un polymère réticulé comprenant des unités issues de la polymérisation d'au moins un monomère styrénique, d'au moins un monomère (méth)acrylate et éventuellement d'au moins un monomère comprenant au moins deux fonctions polymérisables.
21. Détecteur selon la revendication 20, dans lequel le monomère (méth)acrylate répond à l'une des formules (X) et (XI) suivantes :
Figure imgf000032_0001
(X) (XI)
dans lesquelles R15 représente un groupe hydrocarboné aromatique.
22. Détecteur selon la revendication 20, dans lequel le monomère comprenant au moins deux fonctions polymérisables est un di(méth)acrylate d'alkyle répondant à l'une des formules (XII) et (XIII) suivantes :
Figure imgf000033_0001
(XII) (XIII)
dans lesquelles x et y représentent le nombre de répétition du motif pris entre parenthèses, x et y pouvant être un entier allant de 1 à 20.
23. Détecteur selon la revendication 20, dans lequel la matrice polymérique du deuxième scintillateur comprend un polymère comprenant des unités répétitives issues de la polymérisation d'au moins un monomère choisi parmi le styrène, le vinyltoluène, le méthacrylate de phényle, le méthacrylate de benzyle, le méthacrylate de 1-naphtyle ou le méthacrylate de 2-naphtyle et d'au moins un monomère porteur d'au moins deux fonctions éthyléniques choisi parmi les di(méth)acrylates d'alkyle, tels que définis à la revendication 22.
24. Détecteur selon la revendication 23, dans lequel la matrice polymérique du deuxième scintillateur comprend un polymère comprenant des unités répétitives issues de la polymérisation du styrène, du méthacrylate de benzyle et du diméthacrylate de 1,6-hexanediyle.
25. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 5 à 24, dans lequel les molécules fluorescentes entrant dans la constitution du deuxième scintillateur présentent un temps de décroissance allant de 20 à 500 ns.
26. Détecteur selon la revendication 25, dans lequel les molécules fluorescentes consistent en un mélange d'une première molécule fluorescente et d'une deuxième molécule fluorescente.
27. Détecteur selon la revendication 26, dans lequel la première molécule fluorescente est choisie de sorte à présenter un spectre d'absorption, dont l'intensité maximale d'absorption est située entre 250 et 350 nm.
28. Détecteur selon la revendication 26 ou 27, dans lequel la deuxième molécule fluorescente est choisie de sorte à présenter un spectre d'absorption apte à recouvrir le spectre d'émission de la première molécule fluorescente, ce qui signifie, en d'autres termes, que la deuxième molécule fluorescente est apte, d'une part, à absorber les photons de longueurs d'onde appartenant au spectre d'émission de ladite première molécule fluorescente, d'autre part, à émettre des photons, de telle sorte que le spectre d'émission de ladite deuxième molécule fluorescente s'échelonne de 350 à 650 nm avec une intensité maximale d'émission comprise entre 400 et 500 nm.
29. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 26 à 28, dans lequel la première molécule fluorescente est un composé pyrène, tandis que la deuxième molécule fluorescente est un composé 9,10-diphénylanthracène.
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