« Elaboration et caractérisation des matériaux scintillateurs polycristallins et nano-composites à base des polymères »

Abstract

Le travail présenté dans cette thèse est consacré à l’étude des propriétés structurales et Spectroscopiques de la poudres d’orthosilicate de gadolinium Gd2SiO5. Ce matériau scintillateur a été co-dopé par les ions de cérium (Ce3+) et l’europium (Eu3+) à différentes concentrations de ces éléments de terres rares. Ces échantillons ont été synthétisés sous forme de poudres nanométriques par la méthode sol-gel. La confirmation de la phase Gd2SiO5 et la substitution du cérium et l’europium dans les nanoparticules synthétisées a été réalisé par la diffraction des rayons X (DRX), microscopie électronique à balayage (MEB-EDX) et spectroscopie de photoluminescence (PL). D’autre côté des nanocomposites à base des polymères connus, le polystyrène (PS) et le Polyméthacrylate de méthyle (PMMA) qui sont considérés comme des polymères les plus utilisés dans les nanocomposites scintillateurs chargé par la poudre Gd2SiO5 dopée par les ions d’europium (Eu3+), ont été réalisés en utilisant la méthode de mélange en solution. L’effet des nanoparticules de GSO (Ce3+, Eu3+) sur les propriétés de ces polymères choisi a été étudié en utilisant les différentes techniques mentionnées précédemment de plus, la calorimétrie différentielle à balayage (DSC), la spectroscopie UV-Visible et le zetasizer nano (ZS). A partir de l'analyse des données DRX, on a observé que les paramètres cristallographiques montrent que Eu3+/Ce3+ incorporés dans le Gd2SiO5 modifient sa structure. Les résultats trouvés par MEB montrent des particules en forme de bâtonnets. Les spectres EDX confirment la présence des principaux éléments constitutifs de la structure étudiée. La PL a montré que les spectres de fluorescence de Eu3+ dans le Gd2SiO5 sont les plus dominant ainsi que l'intensité de l'émission augmente relativement avec la concentration de dopage des ions. Par ailleurs des films composites contenant des nanoparticules de scintillation de Gd2SiO5 : Eu3+ présentent une dispersion homogène dans une matrice polymère optiquement transparente. Il a été constaté que les propriétés structurales de ces matériaux composites changent en fonction du rapport de masse de chaque échantillon. La photoluminescence PL montre l'émission caractéristique de GSO : Eu3+ dans la région rouge où l'intensité varie en fonction de la composition du film.