I.3 La luminescence
La luminescence est définie comme étant
l'émission de tout rayonnement électromagnétique visible,
ultraviolet ou infrarouge sous excitation externe [12], Le terme luminescence
fut inventé par le physicien Allemand Eilhard Wiedemann
en 1881, à partir du mot latin `'lumen», signifiant lumière
[13].Selon la nature de l'excitation, on distingue plusieurs type de
luminescence :
· Photoluminescence.
· Cathodoluminescence.
· Electroluminescence.
· Chimiluminescence.
· Bioluminescence.
· Thermoluminescence.
La photoluminescence est le seul type de luminescence qui sera
présenté dans notre travail. Dans ce type de la photoluminescence
c'est les photons (visible-Ultraviolet) qui sont les responsables de la
luminescence. La figure I.6 représente d'une manière
générale le mécanisme de la photoluminescence.
État excité
État
excité
intermédiaire
Excitation
Absorption
Fluorescence
Phosphorescence
État fondamental
Figure I.6. Mécanisme de la
photoluminescence [12].
Physique des matériaux 10
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Chapitre I Généralités et revue
bibliographique
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I.4 Matériaux luminescents
Les matériaux luminescents, également
appelés luminophores, sont des matériaux inorganiques
essentiellement solides constitué par un réseau hôte,
habituellement dopée avec des impuretés (un centre
émetteur) ; l'absorption de l'énergie de l'excitation a lieu soit
par le réseau hôte ou intentionnellement par les ions dopants.
Dans la plupart des cas, l'émission a lieu par les ions dopants
introduire dans la matrice hôte dans ce cas sont appelés `'ions
activateurs» [7].
Les luminophores qui sont capable de convertir les
rayonnements et particules hautement énergétiques en les
convertissant en lumières ultra-violette, visible ou infra-rouge
détectable par un photodétecteur (photomultiplicateur, photodiode
ou caméra CCD), sont appelés les scintillateurs [14].
Figure I.7. Principe d'utilisation d'un
matériau scintillateur [14].
Les matériaux scintillateurs sont
généralement divisés en deux grandes familles :
? Les scintillateurs organiques :
Ces scintillateurs sont fabriqués à partir de
polymères liquides ou solides.
? Les scintillateurs inorganiques :
sont le plus souvent des cristaux semi-conducteurs ou isolants,
se présentent sous forme monocristalline ou polycristalline.
Physique des matériaux 11
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Chapitre I Généralités et
revue bibliographique
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On peut aussi regrouper les matériaux scintillateurs
selon le mécanisme de la scintillation en deux classes :
? Scintillateurs intrinsèques :
Dans lequel le centre de luminescence est créé par
la structure ou un défaut intrinsèque de l'hôte : CsI,
Bi4Ge3O12, CeF3, PbWO4, BaF2.
? Scintillateurs extrinsèques :
Dans lequel le centre de luminescence est une impureté
bien définie `'dopant» introduit dans un réseau
hôte.
Les performances des matériaux scintillateurs sont
liées aux différents paramètres [14] :
? La masse volumique (p) :
La probabilité d'interactions des photons de haute
énergie par unité de longueur du matériau
est liée à ce paramètre.
? Le rendement de scintillation :
Le rendement de scintillation, donné en photons/MeV,
correspond au nombre de photons de
scintillation émis suite à une excitation par un
photon d'énergie donnée.
? La longueur d'onde d'émission
(ë):
La longueur d'onde d'émission du matériau doit
correspondre au maximum de sensibilité du
photodétecteur désiré.
? La durée de vie d'émission
(t):
C'est le temps caractéristique du déclin
d'émission après absorption d'un photon de haute
énergie.
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