Élaboration, propriétés structurales, optiques et spectroscopiques de films sol-gel scintillants de Gd2O3 et Lu2O3 dopés Eu3+
par Antonieta Garcia-Murillo
Thèse de doctorat en Sciences
Sous la direction de Jacques Mugnier et de Christian Pédrini.
Soutenue en 2002
à Lyon 1 .
Le jury était composé de Jacques Mugnier, Christian Pédrini.
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Résumé
L'étude de nouveaux matériaux scintillateurs dans divers domaines d'application, et plus particulièrement dans l'imagerie X, connaît un intérêt grandissant. De tels systèmes d'imagerie nécessitent des matériaux denses et lourds, capables d'absorber fortement des photons de hautes énergies. Les oxydes de gadolinium (d=7. 6 gcm-3) et de lutécium (d=9. 4 gcm-3) dopés avec l'ion europium sont utilisés sous la forme de poudres pour la scintillation car ils présentent un haut coefficient d'absorption des rayonnements X. L'ion europium trivalent a une fluorescence très efficace dans le domaine visible, où les détecteurs (caméras CCD) présentent une grande sensibilité. Dans le cas de poudres polycristallines, la diffusion entre grains ne permet pas d'obtenir une haute résolution spatiale des systèmes d'imagerie X. Une alternative est l'utilisation de films scintillants. Ce travail concerne la réalisation et l'étude de films de Gd2O3 et Lu2O3 purs et dopés avec l'ion europium trivalent, de qualité optique, déposés sur silice par la méthode sol-gel. Ces oxydes ont été également préparés sous la forme de poudres polycristallines et de monocristaux par les techniques de réaction à l'état solide (RES) et Laser-Heated Pedestal Growth (L. H. P. G. ) respectivement, ceci, afin de réaliser une étude comparative de leurs propriétés spectroscopiques. La mise en œuvre des procédés d'élaboration ainsi que l'étude de leurs propriétés structurales et optiques ont d'abord été réalisées sur des films de Gd2O3 et Lu2O3 non dopés. Ceci a permis d'optimiser les conditions nécessaires à l'obtention de films denses et épais, dopés avec l'ion europium et présentant les propriétés de scintillation prometteuses. Les performances de cintillation des films de Gd2O3 et Lu2O3 dopés avec 2. 5 at% de l'ion Eu3+, cristallisés dans la phase cubique dès 700 ʿC et d'une épaisseur autour de 500 nm sont présentées dans le document. Les rendements de scintillation soulignent l'intérêt de ces matériaux en imagerie X
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