Elaboration de cristaux de BaF₂ pour scintillateurs

par William Fogel

Thèse de doctorat en Génie des procédés

Sous la direction de Lucien Bonnetain.

Soutenue en 1989

à Grenoble INPG .


  • Résumé

    Nous avons étudié les influences respectives de la poudre et des conditions de cristallogenèse sur l’apparition des défauts dans les cristaux de BaF₂. […] Un mécanisme de formation des inclusions gazeuses a été développé en accord avec nos expérimentations expérimentales. Nous avons montré que les inclusions contiennent uniquement de l’argon, principal constituant de l’atmosphère de croissance. Ce gaz, peu soluble dans BaF₂solide, est repoussé à l’état dissous dans le liquide proche de l’interface. […] La formation des inclusions est favorisée, d’une part par la présence d’impuretés (composés oxygénés) et par l’emploi de vitesse de solidification élevés et/ou de grands diamètres de cristaux. […] La voie de synthèse choisie est la précipitation en milieu aqueux : Fluoration de Ba(NO₃)₂ par NH₄F. La poudre est séchée à 350°C, puis traitée à 160°C par un courant de fluor gazeux dilué à 5% dans N₂, en vue d’abaisser la teneur résiduelle en ions OH⁻, O²⁻, NO₃⁻ et CO₃²⁻. […] Divers essais de cristallogenèse réalisés avec nos poudres nous ont permis de séparer les contributions de la poudre et des conditions de cristallogenèse sur l’apparition des défauts. Nous avons confirmé qu’un traitement de la poudre par le fluor empêchait la formation des inclusions. La qualité optique a ensuite été améliorée par un affinage du bain fondu à une température suffisamment élevée (~ 1530 -1560°C) pour obtenir une bonne efficacité de fluoration par CF₄ de l’atmosphère de croissance. Nous avons pu élaboré des cristaux de grandes dimensions (diamètre = 40 mm) à vitesse de solidification élevée (15 mm/h), sans inclusions et de bonne qualité optique (transmittance de 80% à 220 mm sur une épaisseur de 35 mm). Ces cristaux ont donc les qualités requises pour être employés comme scintillateurs. […]


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  • Détails : 1 vol. (155 p.)

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS 89/INPG/0028
  • Bibliothèque : Ecole nationale supérieure des mines. Centre de documentation et d'information.
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  • Cote : 541.39 FOG (SPIN)
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