Luminescence de Ce3+ et Pr3+ dans des fluorures denses en vue de la réalisation de cristaux scintillateurs à déclin rapide

par Patricia Mesnard

Thèse de doctorat en Chimie du solide. Sciences des matériaux

Sous la direction de Claude Fouassier.

Soutenue en 1997

à Bordeaux 1 , dans le cadre de École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde) .

Le président du jury était Jean Étourneau.

Le jury était composé de Claude Fouassier, Jean Étourneau, Jean-Claude Krupa, Jean-Pierre Chaminade, Christian Pédrini, A Minveille.

Les rapporteurs étaient Jean-Claude Krupa, Jean-Pierre Chaminade, Christian Pédrini.

mots clés

• Rayonnements
• Scintigraphie
• Rayons X
• Scintillateurs
• Croissance cristalline
• Composés ternaires

Résumé

Dans le cadre d'une recherche de cristaux scintillateurs détecteurs de rayonnements X ou une étude de la luminescence du cérium et du praséodyme dans des composés fluorés denses à été effectuée. L'émission de Ce3+ dans les fluorures BaThF6 et Ba4y3F1-7 présenté pour une excitation directe dans ses niveaux 5d une probabilité radiative élevée, même à forte concentration. L'utilisation du rayonnement synchrotron a permis de déterminer les différents mécanismes d'excitation de l'ion Ce3+. Ce dernier peut-être en particulier excité par une émission intrinsèque au réseau de type cross-luminescence à déclin ultra-rapide (1 ns) mise en évidence dans les deux réseaux. La croissance cristalline de BaThF6:Ce et la caractérisation des propriétés de scintillation ont été entreprises. Une luminescence de l'ion CeS3+ jusqu'à température ambiante a été observée pour la première fois dans des composés fluorés à base d'ion à doublet 6S2. Le rendement est cependant affecté par une forte extinction thermique, conséquence de la proximité des niveaux émetteurs 5D et de la bande de conduction. Dans certains fluorés à champ cristallin fort (elpasolites et Ba4Y3F1-7), la luminescence à déclin rapide 5d 4F de Pr3+ a été mise en évidence. Les mécanismes de scintillation de cet ion dans les elpasolites ont été étudiés.

Titre traduit

Luminescence of Ce3+ and Pr3+ in dense fluorides for fast scintillator crystals

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