Étude de l’induction optique d’une émission laser DFB dans les scintillateurs organiques en vue d’une mesure active des rayonnements ionisants

Investigation of the optically-induced DFB lasing in organic scintillators so as to achieve active ionizing radiation measurement

• Auteur / Autrice : Maugan Michel
• Direction : Jean-Claude Angélique
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Constituants élémentaires et physique théorique
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Caen
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale structures, informations, matière et matériaux (Caen1992-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physique Corpusculaire (Caen)
• Jury : Président / Présidente : Robert Pansu
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Claude Angélique, Robert Pansu, Robert Pansu, Christophe Dujardin, Stéphane Normand, Philippe Cassette, Christophe Hubert
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Robert Pansu, Christophe Dujardin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Radioactivité

Scintillateurs organiques

Lasers

Résumé

Les transducteurs utilisés pour la mesure nucléaire se divisent en deux groupes. Le premier groupe est formé par les détecteurs exploitant la collecte des porteurs de charges créées lors de l'interaction des rayonnements ionisants (RI) avec les matériaux (chambres à ionisation, semi-conducteurs, etc. ). Le second est formé des matériaux scintillants qui émettent de la lumière suite à cette interaction. Les travaux présentés portent sur le changement du paradigme actuel afin de parvenir à une mesure active des interactions entre particules et senseur. L’objectif de cette thèse est d'étudier la réponse de scintillateurs nanostructurés excités par un faisceau laser primaire en présence de RI. Il s'agit plus précisément d'induire optiquement une émission laser dans les scintillateurs de façon à bénéficier de la sensibilité inhérente de ce type d'onde à toute modification de leur environnement. L’étude est dans un premier temps focalisée sur le contrôle de la propagation des photons dans des milieux nanostructurés. Cette nanostructuration permet de canaliser l'énergie électromagnétique dans une direction et à une longueur d'onde donnée et donc d'amplifier un signal de transduction. La seconde partie de l’étude est quant à elle consacrée aux tentatives d'observation de la perturbation de l’émission en régime amplifié en présence de RI (alpha, bêta). Les limitations de ces sources imposent de travailler avec un accélérateur d’électrons. La conclusion de cette partie jette les fondations pour de futurs travaux et formule des hypothèses quant aux effets qui pourront être attendus en présence de hauts flux d’électrons.

Transducers used for nuclear measurements are divided into two groups. The first one is made of detectors based on the movement of charged carriers created during the interaction of ionizing radiation with materials (ionization chambers, semiconductors, etc. ). The second comprises scintillating materials which emit light following such interaction. The present work aims at shifting the current paradigm in order to achieve an active measurement of the interactions between particles and sensor. The aim of this thesis is to investigate the response of nanostructured scintillators when excited by a primary laser beam while in the presence of ionizing radiations. It consists more precisely in optically inducing a laser emission in scintillators so as to benefit from the inherent sensitivity of this kind of wave to any kind of change in its environment. This study is at first focused on controlling the propagation of the electromagnetic waves in nanostructured media. This nanostructuration allows the channeling of the electromagnetic energy in a particular direction and at a precise wavelength and thus to amplify the transduction signal. The second part of this study is dedicated to the attempts at observing any change in the emission in an amplified regime while exposed to ionizing radiations (alpha, beta). The limitation of these sources requires the use of an electron accelerator. The conclusion of this part lays the foundation for future work and provides hypotheses regarding the effects that could be expected from the irradiation with high electron fluxes.