Elaboration et propriétés de luminescence et de scintillation de matériaux denses à base de lutécium dopés aux ions cérium et praséodyme

par Liyuan Zhang

Thèse de doctorat en Sciences

Sous la direction de Christian Pédrini.

Soutenue en 1998

à Lyon 1 .

Le jury était composé de Christian Pédrini.


  • Résumé

    Ce travail a ete realise dans le cadre d'une recherche de nouveaux scintillateurs denses et rapides. Deux systemes cristallins a base de lutecium, laluo#3 et les deux phases vaterite et calcite de lubo#3 tous deux dopes au cerium et au praseodyme, ont ete etudies en detail. Par ailleurs, lu#xy#1#-#xbo#3 (x=0-1) et lu#4al#2o#9 dopes au cerium ont fait l'objet d'analyses preliminaires. Les echantillons polycristallins ont ete prepares par reaction en phase solide ou en en fondant les melanges d'oxydes dans des creusets. De plus, les systemes actives ce ou pr laluo#3 et lu#4al#2o#9 ont ete elabores pour la premiere fois sous forme de fibres monocristallines par la technique lhpg et pour le premier compose, sous forme de monocristaux massifs par les methodes czochralski et bridgman. Les etudes de la luminescence et de la scintillation ont ete mesurees grace a une analyse des spectres d'absorption, de reflexion, d'emission et d'excitation, et a des mesures de cinetique de fluorescence, de rendement quantique et de rendement lumineux, dans une large domaine d'excitation photonique allant de l'uv proche au rayons en passant par l'ultra-violet lointain, et a temperature ambiante et a basse temperature. Alors que sous excitation directe du niveau 5d le plus bas, une fluorescence intense due aux transitions 5d4f est detectee, laluo#3:ce ou pr presente, sous excitation haute energie, une fluorescence fortement affaiblie. Ce phenomene d'extinction partielle de la luminescence est interprete par un modele impliquant la formation d'excitons lies aux ions dopants. Par ailleurs, le role joue par la bande 4f de lu dans le mecanisme de scintillation est discute. Les resultats obtenus ouvrent une voie prospective pour la recherche de nouveaux scintillateurs efficaces a base de lutecium et dopes au cerium ou praseodyme. Les deux phases de lubo#3:ce ou pr presentent une forte fluorescence rapide (10-30 ns) 5d4f dans le domaine visible sous excitation basse ou haute energie. Les mecanismes de scintillation pour les deux phases ont ete analyses et discutes. Une etude du rendement lumineux, estime sous excitation dans l'uv lointain a partir des spectres d'excitation et directement mesure sous excitation , a montre que la phase calcite est beaucoup plus lumineuse que la phase vaterite. Les resultats de cette recherche montrent que les orthoborates de lutecium dopes cerium ou praseodyme sont des materiaux scintillants tres prometteurs.


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Informations

  • Détails : 1 vol. (iv-252 p.)
  • Annexes : Bibliogr. pagination multiple [14] p.

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  • Bibliothèque : Université Claude Bernard (Villeurbanne, Rhône). Service commun de la documentation. BU Sciences.
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