LABORATOIRE DE PHYSIQUE CORPUSCULAIRE - mathieu trocmé

I. Principe de l’Étude 11
I.2.α - Scintillation :
Les deux détecteurs utilisés ( DÉMON et DÉCOÏ ) reposent sur le même principe: la
scintillation. Dès qu’une particule chargée se meut dans la matière, elle l’ionise. En effet, la
variation de toutes les interactions coulombiennes qui est alors induite, contribue à exciter le
milieu traversé: les électrons des atomes initialement à l’état fondamental se retrouvent
excités. Et c’est la désexcitation de ce même milieu qui engendre par émission photonique de
la lumière. On dit que le milieu scintille.
C’est pourquoi les détecteurs utilisant ce phénomène sont appelés scintillateurs. A cet
égard, il existe 2 grands types de scintillateurs :
les scintillateurs inorganiques ( i.e. dépourvus d’atomes de carbone )
Généralement, des cristaux semi-conducteurs ou isolant.
les scintillateurs organiques (i.e. dont le carbone entre dans la composition )
Le plus souvent, des plastiques liquides ou solides.
Le phénomène de scintillation est d’ailleurs un peu différent pour cette dernière famille car ce
n’est pas le plastique lui-même qui, par désexcitation, scintille, mais une molécule – dérivant
habituellement du benzène – qui, rajoutée à ce dernier, a un effet scintillant, le plastique se
contentant de propager l’excitation induite par la particule incidente jusqu’à cette molécule.
En outre, pour qu’un milieu soit dit scintillant, il faut absolument qu’il soit transparent
à la lumière qu’il engendre c’est-à-dire que les photons d’origine atomique qu’il génère par
désexcitation ne viennent pas réexciter ce même milieu, mais au contraire qu’ils puissent s’en
échapper sans être "vus". Pour ce faire, on "dope" les scintillateurs avec des impuretés pour
les scintillateurs inorganiques ( par exemple du Thallium pour les cristaux de NaI ), avec une
substance chimique permettant de décaler la longueur d’onde de la lumière émise pour les
scintillateurs organiques.
En ce qui concerne DÉMON et DÉCOÏ, qui, tous deux sont des scintillateurs
organiques – l’un solide ( DÉCOÏ ), l’autre liquide ( DÉMON ) – les milieux scintillants
employés sont :
– du BC 501 pour DÉMON ( BC car la firme le produisant s’appelle Bicron
Company ), anciennement NE 213 ( NE comme Nuclear Entreprise, l’ex-firme le
fabriquant et 213 car 213 correspond à la partie décimale du rapport nombre
d’atomes d’hydrogène sur nombre d’atomes de carbone égal à 1.213 ) et de
composition tenue secrète.
– du BC 400 pour DÉCOÏ ( qui aujourd’hui, si Nuclear Entreprise existait toujours
se serait appelé NE 103 ), majoritairement composé de Polyvinyltoluène dont voici
la formule :