Détecteur à scintillation

Un détecteur à scintillation, également appelé compteur à scintillation ou plus souvent scintillateur, est un instrument composé d'un matériau qui émet de la lumière à la suite d'un dépôt d'énergie par interaction avec un rayonnement. Il existe deux grandes familles de scintillateurs : les scintillateurs organiques (à base de composés benzéniques : anthracène, naphtalène, stilbène, terphényle, etc.) que l'on retrouve sous forme de plastiques ou en solution liquide, et les scintillateurs inorganiques qui sont utilisés en monocristaux ou en poudre (principalement des halogénures alcalins). Les scintillateurs sont utilisés en général de deux manières : sous la forme d'un écran fluorescent, permettant la visualisation à l'œil nu ; cet écran est maintenant souvent couplé à une caméra numérique (type CCD) qui permet une acquisition informatique ; sous la forme d'un détecteur à scintillation : la lumière (photons) émise par le matériau scintillant est amplifiée par un tube photomultiplicateur (PM), puis les photons sont comptés. On estime ainsi le flux de photons dans le scintillateur. Une relation simple existant entre la quantité de lumière produite et l'énergie déposée étant à l'origine du phénomène de scintillation permet en outre de déterminer l'énergie du rayonnement détecté (technique de spectroscopie ou spectrométrie). Il se compose : d'un cristal (à base de thallium) ou d'un liquide de scintillation ; d'un photomultiplicateur (PM) ou d'un CPM (Channel PhotoMultiplier) ; d'une électronique de comptage. Le cristal et le photomultiplicateur sont associés dans un compartiment sec ; en effet, le cristal pouvant être fortement hygroscopique et pouvant s'opacifier sous l'effet de l'humidité, celle-ci peut induire une diminution du rendement du détecteur. L'étanchéité peut ainsi être assurée par de la graisse silicone. Le tout est isolé de la lumière ambiante qui viendrait perturber le signal. L’efficacité d’un détecteur à scintillation dépend donc de plusieurs facteurs : sa longueur d’atténuation ; sa perte de photons (efficacité de collecte) ; son efficacité quantique.