Brevet FR2134651A1 — publié le 19721208

Dans la technique de la fabrication des cristaux, en particulier de ceux qui servent aux applications optiques et électroniques, tout l'intérêt est centré sur la pro.duction de monocristaux à partir d'échantillons polycristallins. La présente in-5 vention qui vise les cristaux utilisés comme scintillateurs est au contraire tournée vers la fabrication d'éléments polycristallins à partir de monocristaux. Le compteur à scintillation est devenu un instrument courant pour la détection de nombreux types de radiations ionisan-10 tes dans toute une gamme d'applications. Ce développement a été accéléré par les avantages spécifiques de ce type de détecteur sur d'autres techniques de mesure. Ces avantages des scintillateurs sont liés à leur haute sensibilité aux rayons gamma, à la possibilité de les obtenir dans une gamme relativement large de formes et 15 dimensions physiques, à leur réponse proportionnelle à la radiation incidente, à leur temps de réponse rapide, et à leurs temps d'extinction très courts. Ces caractéristiques ont fait adopter ce type de détecteur dans les recherches géophysiques d'uranium et de pétrole, les mesures cliniques des radioisotopes, le contrôle de 20 l'exposition du personnel aux radiations, ainsi que dans de nombreuses applications en physique nucléaire et en recherche nucléaire. Le principe d'un appareil de comptage à scintillation est la capacité du scintillateur à convertir en émission de lumiè-25 re une fraction de l'énergie perdue par ionisation lors du passage d'une particule chargée dans la matière du scintillateur. Cette lumière émise est reçue par la photocathode sensible d'un tube photomultiplicateur déterminant ainsi une impulsion électrique qui peut être proportionnelle à la lumière émise par le scintillateur à la 30 fois en amplitude et en durée. Suivant l'amplification donnée par le photomultiplicateur seul, cette impulsion peut avoir une amplitude suffisante pour déclencher directement un compteur ou une échelle de comptage, ou peut nécessiter une amplification externe. Par exemple, on peut utiliser un scintillateur de grandes dimen-35 sions à la manière d'une plaque sensible dans une chambre photographique en association avec un certain nombre de tubes photomultiplicateurs, pour détecter les radiations ionisantes dans l'analyse des radiations gamma émises par des patients auxquels on a préalablement injecté des isotopes traceurs spécifiques. 40 En général, il existe quatre catégories de scintilla- 72 15250 2134651 teurs poux la détection du rayonnement bêta et gamma : les scintillateurs à cristaux inorganiques, les scintillateurs à cristaux organiques, les scintillateurs plastiques et les scintillateurs liquides. L'invention concerne spécifiquement les scintillateurs 5 à cristaux inorganiques, en particulier en raison de leurs remarquables caractéristiques de luminescence liées entre autres à une densité plus élevée permettant une meilleure absorption des rayons gamma, une amplitude d'impulsion plus forte pour la détection d'interaction de faible énergie, et des temps d'extinction assez 10 courts pour permettre des comptages rapides. D'une façon plus spécifique, du fait que certains halo-génures de métaux alcalins ou alcalino terreux dopés présentent des caractéristiques désirables comme densité élevée, forte réponse lumineuse, transparence et indice de réfraction convenable, ce 15 sont ces cristaux inorganiques que l'invention vise particulière ment. Dernièrement, il est apparu que cette gamme relativement large de dimensions physiques dans laquelle on peut trouver les scintillateurs à cristaux inorganiques, oo Jnme il a été mentionné 20 plus haut, n'est en fait pas suffisamment étendue. Les besoins impérieux de disposer de plaques pour chambres photographiques, de fenêtres, dômes et lentilles d'assez grandes dimensions pour répondre aux demandes industrielles et militaires modernes sont tels que les cristaux utilisés doivent dépasser sensiblement 30 cm, au 25 moins dans l'une de leurs dimensions. Dans cette gamme, les grands scintillateurs sont fabriqués actuellement à partir d'un macrocristal qui peut être un échantillon monocristallin ou une section d'un lingot polycristallin obtenu par croissance en milieu fondu. Dans ce dernier cas, on tire un lingot d'un diamètre suffisant pour 30 donner le scintillateur de dimensioredésirées, et on découpe des tranches de ce lingot à l'épaisseur désirée. Quand les dimensions recherchées du scintillateur sont supérieures à celles du lingot pouvant être produit par croissance en milieu fondu, on découpe des tranches du lingot que l'on colle ensuite entre elles pour for-35 mer un scintillateur composite. Les essais en vue de faire des scintillateurs par pression à chaud d'un aggrégat polycristallin comme une poudre finement divisée et pure d'un sel ionique, de la manière décrite dans le brevet américain n° 3 359 066, se sont soldés par des échecs. Il est donc actuellement encore très difficile 40 de fabriquer convenablement un scintillateur de grandes dimensions 72 15250 2134651 par l'un des procédés antérieurs et lorsqu'on y parvient, le scintillateur obtenu a une fragilité marquée, et surtout, lorsque c'est un produit composite, ses propriétés de scintillation sont nettement affectées par sa constitution composite avec l'inconvê-5 nient de la perte d'énergie lumineuse émise en raison des interfaces optiques. Quelque soit le soin mis à polir les faces des sections avant de les accoler en un produit composite, il n'y a aucun moyen connu permettant d'éliminer les effets indésirables d'interface. Fait très important, un scintillateur macrocristallin, qu'il 10 soit constitué d'un monocristal, d'une section d'un lingot ou barreau polycristallin tiré par croissance en milieu fondu, ou d'une mosaïque de telles sections, a une tendance marquée à se cliver sous l'effet de chocs thermiques ou mécaniques, particulièrement s'il est cogné ou s'il reçoit une secousse dans une direction favo-15 rable. Les scintillateurs selon l'invention sont obtenus par extrusion d'un macrocristal d'halogénure de métal alcalin ; ce procédé permet de fabriquer non seulement des scintillateurs de longueur indéfinie et de section arbitraire mais aussi des scintilla-20 teurs qui, en raison de leur structure polycristalline, ont une résistance mécanique au moins deux fois supérieure au macrocristal. 11 est connu que 1'extrusion d'un barreau cylindrique monocristallin de chlorure de sodium (qui ne constitue pas un scintillateur) et monté dans une chambre d'extrusion pour sortir sous 25 pression par une bouche d'extrusion maintenue à diverses températures, supérieures à 300°C, permet d'obtenir un barreau de chloru-rure^esodium polycristallin entièrement transparent et exempt de porosité. (Voir : Mechanical Properties of Polycristalline Sodium Chloride", article publié par R.J. Stokes, dans Proceedings of the 30 British Ceramic Society, vol.6, p 192, juin 1966). Ce travail a été fait sur les propriétés mécaniques du chlorure de sodium polycristallin, comparées à celles de l'oxyde de magnésium qui possède une structure de réseau cristallin similaire mais un point de fusion de l'ordre de 1650°C, qui est donc trop élevé pour permettre l'ëtu-35 de directe de "ce-matériau plus important du point de vue technologique". Indépendamment des considérations technologiques de l'analyse et de l'amélioration de la résistance mécanique des produits céramiques, et de la compréhension fondamentale du rôle des limites de grains et de la déformation des solides en général, une autre 40 raison qui a guidé le choix du chlorure de sodium est qu'il consti- 12 15250 2134651 tue un solide ionique transparent qui permet l'examen des interfaces des limites de grains à l'intérieur même du solide, plutôt qu'à leur intersection avec une surface externe, comme c'est le cas avec les matériaux opaques ; en outre, le chlorure de sodium, 5 étant un solide non-métallique, possède toute une gamme de structures cristallines, avec une multiplicité de paramètre de glissement. Les solides ioniques offrent ainsi un plus grand choix de matériaux permettant d'examiner les corrélations possibles entre le mode de glissement et la déformabilité polycristalline. Le reste de l'ar-10 ticle cité ne vise que la déformabilité polycristalline. Dans une autre étude intitulée "Effect of Temperature on the Déformation of KCl-KBr alloys", de Stoloff, Lezius et Johnston (Journal of Applied Physics, vol. 34, N° 11, p. 3315, 1963) il est montré que les monocristaux de chlorure de potassium pur et les 15 alliages de chlorure de potassium et de bromure de potassium, contenant des proportions molaires de 0,6 à 19 pour cent de bromure de potassium et à partir desquels des monocristaux d'alliages ont été formés, peuvent être soumis à une extrusion à une température de 500 à 600°C, avec une bouche d'extrusion en carbure de tungstè-20 ne, avec un rapport d'extrusion de 16 : 1, pour donner des barreaux polycristallins possédant des structures équiaxiales, avec un diamètre moyen de grains de 0,3 5 mm. L'extrusion conduite à des températures plus basses donnent des structures duplex, non équiaxiales et, à des températures plus élevées, des structures à grains à 25 peine plus grands. Ni le chlorure de potassium cristallin ni les cristaux d'alliages ne sont des scintillateurs, et le reste de l'étude mentionnée porte sur l'effet de la température, la propagation des dislocations, et la résistance des produits polycristallins obtenus par extrusion. 30 Dans une autre référence, intitulée "The Scintillation Mechanism in Thallium-Activated Sodium Iodide", de Cooke et Palser (IEEE Trans-actions on Nuclear Science, vol. NS-11, N°3, pl5, 1964) les caractéristiques de transmission et d'émission d'un scintillateur monocristallin soumis à des tensions sont décrites en fonc-35 tion de la déformation plastique imposée au cristal. Il est indiqué que la transmission est pratiquement annulée lorsque la déformation plastique dépasse environ 15 pour cent (voir la Fig. 5, référence citée) . Chacune des références mentionnées ci-dessus reconnaît 40 que le monocristal d'où l'on tire par extrusion le produit polycris- 72 15250 2134651 tallin subit une déformation générale due à la nature discrète du processus de glissement. Malgré ce fait, l'agent dopant, qui figure en proportion mineure dans la structure cristalline et dans lequel le cristal salin ionique ne possède pratiquement aucune propriété 5 de scintillation, conserve de façon inattendue sa position dans la structure cristalline de telle sorte qu'il est le siège d'une émission de lumière par exposition à une radiation ionisante de la même façon et au moins avec la même intensité que lorsqu'il se trouve dans le macrocristal de départ. La demanderesse a découvert que l'on peut transformer un macrocristal clivable d'un halogénure de métal alcalin ou alca-lino-terreux activé, ayant des propriétés de scintillation en un produit d'extrusion polycristallin au moins deux fois plus résistant à la flexion et aux chocs et n'ayant pas tendance à se cliver ? 15 en même temps, malgré la déformation complète du cristal qui l'oblige à subir un changement de forme dans toutqsses dimensions, les propriétés de scintillation du produit d'extrusion polycristallin sont essentiellement les mêmes ou même meilleures que celles du macrocristal de départ. 20 La demanderesse a découvert que l'on peut obtenir un scintillateur polycristallin à partir d'un macrocristal d'un halogénure de métal alcalin ou alcalino terreux dopé, par extrusion à une température inférieure à son point de fusion, en opérant sous une pression suffisante pour donner une structure polycristalline 25 à grains relativement petits, orientés de façon aléatoire, sans injecter dans le produit d'éléments de contamination. Le scintillateur polycristallin peut être ensuite déformé sous pression pour donner des dômes et d'autres formes incurvées, dans des conditions convenables de température et de pression, sans cassure ni fissu-30 rage. Toutes les applications des scintillateurs solides entièrement pleins fabriqués jusqu'à ce jour ont été limitées à des éléments essentiellement monocristallins, obtenus à partir d'un monocristal de grandes dimensions, ou avec des constituants multi-35 pies tirés d'un lingot monocristallin. Les procédés de croissance cristalline utilisés ordinairement pour obtenir des monocristaux sont des procédés opérant en bain fondu, en solution, en phase vapeur ou utilisant un flux à température élevée, chaque procédé ne s'appliquant qu'à une catégorie spéciale de cristaux, Des procédés 40 de croissance cristalline spéciaux pour obtenir des cristaux opti 72 15250 2134651 ques sont décrits dans les brevets américain N° 3 282 641 et N° 2 149 07 6 ainsi que dans ]a demande de brevet américain n° 314 952. Ces procédés sont désignés généralement sous le terme de procédés de production de monocristaux sous forme de lingot à partir d'un bain fondu, généralement très pur ou éventuellement soigneusement additionné d'une quantité déterminée d'un agent de dopage. Les procédés préférés sont ceux de Stockbarger-Bridgman (brevet américain N° 2 149 076), Kyropoulos-Caochralski, le procédé hydrothermique et le procédé de Verneuil, bien qu'on puisse utiliser d'autres procédés pour obtenir un lingot ou un barreau, lequel peut être monocristallin ou, dans certains cas, polycristallin. Dans ce dernier cas, les barreaux à constituants cristallins multiples obtenus avec les composés cubiques, par les procédés de croissance énumé-rës précédemment, ne présentent aucune réflexion interne à l'interface des cristaux multiples et ils se comportent pour les applications optiques comme des échantillons monocristallins. Le barreau, mono-ou polycristallin, est ensuite découpé pour donner une ébauche d'élément optique que l'on peut ensuite tourner au tour, plan-ner à la meule, scier ou soumettre à l'une ou l'autre des opérations usuelles dans le travail optique des cristaux. Les cristaux taillés reçoivent généralement un poli de finition. Conformément à l'invention, un barreau formé de cristaux multiples, obtenus-par croissance en bain fondu, constitué d'un halogénure de métal alcalin ou alcalino terreux activé par une quantité mineure d'agent de dopage, est utilisé comme cristal de départ essentiellement monocristallin pour obtenir un scintillateur par extrusion à une température inférieure au point de fusion du cristal et sous une pression suffisante pour obliger le cristal à passer par une ouverture ou une bouche d'extrusion. Le choix de la température et de la pression, ainsi que des matériaux et du type de la presse à extrusion, dépend des propriétés physiques et chimiques du macrocristal de départ. Il est évident que, l'un des buts essentiels de l'invention étant d'éviter la contamination du scintillateur obtenu par extrusion, les matériaux dont est constitué le dispositif d'extrusion doivent être choisis pour être relativement inertes vis-à-vis du composé soumis à 1'extrusion. La description qui suit est relative à un mode préféré de réalisation de l'invention mettant en oeuvre des macrocristaux d'halogénure de métal alcalin et d'halogénure de métal alcalino terreux, convenablement dopés, obtenus de façon artificielle par 72 15250 2134651 croissance en bain fondu. Les cristaux selon l'invention comprennent des cristaux ioniques à une seule phase et un seul constituants aussi bien que des cristaux à phases et constituants multiples, dans le sens uti-5 lisé par Willard Gibbs et étendu par Smits (voir : Fingly, "The Phase Rule", Longman Green, New York, 6e Edition, 1927, pp. 6, 7 et 28). Les cristaux ioniques utilisés pour préparer les scintillateurs selon l'invention peuvent être représentés par la formule générale dans laquelle M est un métal alcalin ou alcalino-terreux et X est un halogène, m est égal à 1 et n. est un nombre entier égal à 15 l ou 2. Un type préféré de macrocristal de départ est un monocristal de plus de 2,5 mm de diamètre ou un barreau formé de cristaux multiples de plus de 5 cm de diamètre dans lequel les cristaux peuvent être définis comme de grands monocristaux. Lorsque le nom-20 bre de cristaux séparés dans un barreau augmente et/ou que la taille du barreau diminue, la qualité et les propriétés optiques du produit d'extrusion obtenu sont proportionnellement affectées de façon désavantageuse. Selon les propriétés particulières du produit final désiré, on peut avoir dans le barreau un ensemble de 25 monocristaux de petites dimensions pouvant aller jusqu'à 2,8 mm. En général, on trouve que lorsqu'on vise à obtenir un scintillateur polycristallin de haute qualité un nombre inacceptable de défauts commencent à apparaître dans le produit d'extrusion lorsque le barreau renferme des monocristaux de petite taille parce que, parmi 30 d'autres difficultés qui se trouvent accentuées, intervient la contamination interfaciale qui est facilitée par la grande surface spécifique de ces cristaux. Les monocristaux et les barreaux à cristaux multiples ont tendance, du fait de leur nature intrinsèque, à se cliver sous 35 l'effet d'un choc, à se déformer dans des directions spécifiques, à se casser par suite d'un choc thermique, etc, et sont d'un emploi difficile dans des mécanismes à comptage d'impulsions lorsque les conditions physiques ne sont pas optimales. Au contraire, le produit d'extrusion selon l'invention est entièrement polycristallin, 40 sensiblement exempt de tensions internes et de cassures ou failles, 72 15250 8. 2134651 il ne présente ni limites ouvertes entre constituants, ni espaces vides microscopiques ni cristaux négatifs ni défaut analogues et, de fait, ne se clive pas mais peut éventuellement se casser d'une façon aléatoire et il présente une résistance mécanique au moins 5 deux fois plus grande que celle du macrocristal de départ. Dans des conditions convenables de température et de pression, ce produit d'extrusion peut être déformé pour s'adapter à n'importe quelle surface courbe désirée, comme celle d'un dôme par exemple, sans cassure ni fêlure. A la différence des monocristaux, dont les propriétés 10 mécaniques varient d'un cristal à l'autre, le produit d'extrusion polycristallin présente une uniformité très régulière de propriétés mécaniques que l'on peut spécifier dans d'étroites limites. Ceci rend possible la fabrication d'éléments répondant de très près aux conditions prévues. 15 Les scintillateurs polycristallins selon l'invention sont obtenus, de façon préférée, par n'importe quelle technique d'extrusion dans laquelle le macrocristal de départ est soumis à une pression en vue de son extrusion : à cet effet on peut utiliser un piston agissant sur toute la masse mise en jeu dans l'appareil 20 ou un orifice d'extrusion mobile exerçant une pression sur un macrocristal fixe, ou un dispositif de chargement à vis, avec un pas relativement grand et sensiblement constant et avec une face active uniforme, ce dispositif étant tel que les macrocristaux qui sont logés entre les pas se trouvent soumis à une pression analogue à 25 celle qui est exercée par un piston. Le procédé est mis en oeuvre de façon très aisée avec une presse à extrusion classique, comme il est décrit dans le brevet américain N° 3 532 777, dans lequel la température de la bouche d'extrusion est commandée de façon à maintenir le macrocristal à la température désirée qui est toujours in-30 férieure à son point de fusion. En opérant de cette manière, on constate d'une façon surprenante que les caractéristiques submicroscopiques, comme par exemple la distribution des atomes actifs dans un scintillateur monocristallin, sont conservées dans le produit polycristallin sans introduction d'agents de contamination 35 dans la masse cristalline. On doit remarquer qu'une contamination minime peut être introduite à la surface du produit polycristallin d'extrusion, en raison de son contact avec le matériau constituant la bouche d'extrusion. Sous ce rapport, il est évident que le choix de ce matériau dépend de la composition du macrocristal soumis à 40 1'extrusion et il doit être fait de façon à permettre d'enlever fa 72 15250 2134651 10 15 20 25 30 35 40 cilement les traces de contamination à la surface du scintallateur polycristallin. On doit remarquer que si on laissait fondre le macrocristal, la structure cristalline du produit d'extrusion serait détruite ce qui annulerait toute possibilité d'emploi comme scintillateur. En général, les bouches d'extrusion montées sur une px*esse à extrusion sont cylindriques ou rectangulaires, mais on peut aussi employer des bouches de n'importe quelle autre forme désirée - telle que triangulaire, semi-circulaire ou annulaire -pour obtenir des produits d'extrusion creux. Les seules limitations quant aux dimensions du produit d'extrusion sont celles qui sont imposées par la nécessité pratique. Des sections de très grandes dimensions, par exemple pour des fenêtres montées dans un engin spatial, peuvent être produites par extrusion pratiquement aussi facilement que des scintillateurs en fibres polycristallines. De façon inattendue, la pression nécessaire pour faire passer un macrocristal par une bouche d'extrusion et convertir sa structure monocristalline en structure polycristalline est relativement peu 2 élevée et inférieure à 700 kg/cm pour la plupart des halogénures alcalins dopés, avec des rapports d'extrusion pouvant aller jusqu'à 10 : 1 environ, la température étant toujours inférieure au point de fusion du macrocristal de départ. Il est apparu qu'avec les halogénures de métaux alcalino terreux, comme Pres~ sion nécessaire pour 1'extrusion doit être supérieure : on obtient 2 de bons résultats avec une pression de 910 kg/cm pour un rapport d'extrusion de 10 : 1. Des pressions pouvant aller jusqu'à 3 150 2 kg/cm peuvent être nécessaires pour améliorer la qualité du produit extrudé et réduire le temps d'extrusion. Il est apparu que 1'extrusion d'halogénures alcalins dopés peut être effectuée à des températures pouvant descendre jus-qu'à la température ordinaire, ou même plus bas, mais lorsqu'on opère à ces températures réduites 1'extrusion conduit à des scintillateurs de qualité inférieure. Les scintillateurs "d'ê plus haute qualité sont obtenus par extrusion à une température supérieure à la moitié du point de fusion du produit cristallin (mesuré en degrés centigrades) mais inférieure à ce point de fusion. De préférence la température d*extrusion est inférieure d'environ 100°C au plus à la température de fu.sion du macrocristal. Une force suffisante doit être exercée sur le macrocristal afin d'assurer une pression assez grande pour obliger le macro 72 15250 10- 2134651 cristal à passer par la bouche d'extrusion. Les pression supérieures à la valeur minimum requise permettent d'accélérer la vitesse d'extrusion. On doit noter que le choix de la pression dépend du rapport d*extrusion, du diamètre effectif ou nominal du produit 5 extrudé, du type d'halogénure dopé utilisé et du modèle de bouche d'extrusion ainsi que des matériaux dont elle est constituée pour réduire au minimum les dislocations de la structure du cristal et la formation de vides. Il est essentiel que le polycristal extrudé soit entièrement plein et ne renferme aucun vide intergranulaire 10 ou intercristallin à une échelle macroscopique, c'est-à-dire dépassant en dimensions environ 100 fois les distances interatomiques dans la structure du réseau cristallin, sinon la capacité d'émission de lumière du cristal se trouve sérieusement altérée. En outre, du fait que les impulsions lumineuses du scintillateur !5 doivent être déterminées par un moyen de comptage quelconque, il est essentiel que le scintillateur produit par extrusion soit transparent à la longueur d'onde de la lumière émise sous l'impact de la radiation ionisante pénétrant dans le cristal. La proportion d'agent dopant à introduire dans un halo-20 génure alcalin ou alcalino-terreux dépend de l'usage particulier prévu pour le scintillateur. Les facteurs qui guident le choix et la concentration de l'agent dopant sont bien connus des spécialistes de la technique. En général, cette concentration est inférieure à environ 10 moles pour cent, et est comprise de préférence ap-25 proximativement entre 1 partie par million et 1 mole pour cent. De la façon la plus avantageuse, la concentration de l'agent dopant doit être telle qu'elle n'entraîne pratiquement aucun effet mesurable sur le point de fusion de 1'halogénure alcalin ou alcalino-terreux ou alliage pur dans lequel cet agent est dispersé. Les 30 scintillateurs préférés sont les scintillateurs à iodure de sodium dopé au thallium, Nal (Tl), à iodure de césium dopé ou thallium, Csl (Tl), à iodure de potassium dopé au thallium, Kl (Tl), à iodure de lithium dopé à l'europium, Lil (Eu) , à iodure de césium dopé au sodium, Csl (Na), à chlorure de thallium dopé avec des iodures, 35 T1C1 (iodures) et à fluorure de calcium dopé à l'europium, CaF^ (Eu) . Les exemples suivants illustrent l'invention. EXEMPLE 1 4q Un monocristal d'iodure de sodium activé au thallium, 72 15250 "• 2134651 de 5 x 7,5 cm de section et de 15: cm de long, est placé dans la chambre d'une presse à extrusion èlassique pourvue, à l'une de ses extrémités, d'une bouche d'extrusion avec un orifice de 2,5x5 cm de section et, à l'autre extrémité d'un piston coulissant facilement. La chambre est à l'intérieur d'un four pourvu d'éléments de chauf- 5 fage réglables permettant d'ajuster la température du produit cristallin contenu dans la chambre. Lorsque le monocristal d'iodure de sodium dopé a atteint une température comprise entre 500 et 600°C environ, on fait descendre le piston sous l'action du plongeur d'une presse hydraulique de façon à exercer une pression 2 de l'ordre de 140 à 280 kg/cm . Le monocristal contenu dans la chambre est extrudé par l'orifice et forme un produit polycristallin continu d'environ 2,5 x 5 cm de section. Le produit obtenu est refroidi et découpé en fenêtres qui, après polissage, présentent les mêmes propriétés de scintillation que le monocristal de départ et avec la même intensité. De façon similaire, on peut fabriquer par extrusion un produit polycristallin d'une longueur indéfinie en utilisant un monocristal sensiblement plus grand ou un barreau à cristaux multiples, ou en introduisant dans la presse plusieurs barreaux à la suite l'un de l'autre. Le produit polycristallin 2Q ainsi obtenu par extrusion peut servir en pratique à la fabrication en grande série d'optiques finies, par découpage en tranches et polissage, du fait qu'en agissant sur les conditions d'extrusion on peut maintenir à des valeurs précises constantes les dimensions du produit d'extrusion. 25 EXEMPLE 2 On place dans la même presse qu'à l'exemple 1 un certain nombre de barreaux cristallins d'iodure de sodium activé au thallium, ayant un diamètre moyen approximativemnnt compris entre 5 et 10 cm et une longueur au moins égale au diamètre. La température de ces barreaux à l'intérieur de la presse est maintenue au-dessous de leur point de fusion, dans un intervalle de l'ordre de 500 à 600°C et la pression exercée par la presse hydraulique est réglée 2 approximativement entre 105 et 140 kg/cm . On obtient par extrusion un produit polycristallin continu de 2,5 x 5 cm de section. 3 5 Les propriétés optiques et les propriétés de scintillation que l'on observe dans les scintillateurs fabriqués avec ce produit extrudé sont au moins égales à celles du produit monocristallin de départ. La dimension moyenne des grains du produit de 2,5 x 5 cm de sec-40 tion est d'environ 3 mm. La dimension des grains dépend de la tem 72 15250 2134651 pérature d1extrusion, de la durée pendant laquelle le macrocristal est maintenu près de son point de fusion (mais à une température inférieure), du rapport d'extrusion et de la vitesse d'extrusion. En conséquence, la dimension de grains d'un produit d'extrusion po-5 lycristallin est comprise approximativement entre 10 microns et 1 centimètre. EXEMPLE 3 Dans la même presse à extrusion que celle qui a été uti- 10 lisée dans les exemples précédents on place un certain nombre de barreaux cristallins d'iodure de césium activé au thallium, ayant chacun un diamètre moyen approximativement compris entre 5 et 10 cm et une longueur au moins égale à son diamètre. La température est réglée dans un intervalle de l'ordre de 500 à 600°C et la pres- 2 15 sion est maintenue entre 56 et 70 kg/cm environ et on obtient dans ces conditions un produit d'extrusion de 2,5 x 5 cm de section, continu et essentiellement polycristallin. On répète la même opération avec un barreau à cristaux multiples et une bouche d'extrusion ayant un orifice de 3,175 mm 20 de diamètre, en maintenant la température entre 500 et 600°C envi- 2 ron et en amenant la pression à 980 kg/cm . On obtient ainsi un produit d'extrusion polycristallin continu, d'environ 3,175 mm de diamètre, que l'on découpe ensuite en longueurs déterminées, selon la nécessité. Les propriétés optiques et les propriétés de scintil-25 lation du produit de 3,175 mm de diamètre sont essentiellement les mêmes que celles du produit extrudé de 5 x 7,5 cm de section, lesquelles sont pratiquement les mêmes que celle du monocristal de départ. 72 15250 13. 2134651 REVENDICATIONS 1. Scintillateur polycristallin constitué d'un halogénure alcalin ou alcalino-terreux dopé par un agent d'activation, ^ ou de dopage, à une concentration approximativement comprise entre 1 partie par million et 10 moles pour cent, caractérisé en ce qu'il est formé par extrusion d'au moins un macrocristal ayant une dimension d'au moins 2,8 mm à une température inférieure au point de fusion du macrocristal mais supérieure à environ la moitié de la valeur de ce point de fusion exprimée en degrés centigrades, sous une pression suffisante pour obliger le macrocristal à passer par un orifice d'extrusion de section inférieure à celle du macrocristal ou de la masse combinée d'un ensemble de plusieurs macrocristaux. ^ 2. Scintillateur caractérisé en ce qu'il est formé par 1'extrusion d'un halogénure alcalin ou alcalino-terreux constitué d'un macrocristal ayant une dimension d'au moins 2,8 mm, à une température inférieure au point de fusion du macrocristal mais supérieure à 200°C, sous une pression suffisante pour obliger le ma-2Q crocristal à passer par un orifice d'extrusion de section inférieure à la section du macrocristal de façon à former un produit d'extrusion polycristallin entièrement plein, ayant des grains orientés de façon aléatoire avec des dimensions comprises entre 10 microns environ et 1 centimètre environ, ce produit d'extrusion ayant 25 essentiellement des propriétés de scintillation identiques ou améliorées par rapport à celles du macrocristal, du fait que 1'extrusion ainsi conduite maintient essentiellement la même distribution des atomes d'agent de dopage dans la structure du réseau polycristallin que celle qui se trouve dans la structure du macro-3q cristal. 3. Scintillateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le produit d5 extrusion polycristallin est déformé sous pression pour épouser une surface courbe prédéterminée, à une température inférieure au point de fusion du produit et sous une pression suffisante, sans cassure ni fêlure. 35 4. Composant pour compteur à scintillation comprenant en combinaison un scintillateur solide entièrement plein et un tube photomultiplicateur couplé optiquement au scintillateur, ce dernier étant caractérisé en ce qu'il est formé par extrusion d'un G ons "G X 4q macrocristal, monocristallin ou polycristallin,~7ô.'un halogénure al- 72 15250 "" 2134651 câlin ou alcalino-terreux dopé, à une température inférieure au point de fusion de 1'halogénure dopé mais supérieure à environ la moitié de la valeur de ce point de fusion exprimée en degrés centigrades, et sous une pression suffisante pour obliger le macrocris-5 tal à passer par un orifice et subir ainsi une déformation générale, de manière à donner un produit d'extrusion polycristallin exempt de vides macroscopiques et de contamination sous sa surface, ce produit ayant une structure à grains orientés de façon aléatoire, de dimensions approximativement comprises entre 10 mi-10 crons et 1 centimètre, et des propriétés de scintillation essentiellement les mêmes ou meilleures que celles du macrocristal de départ ainsi que des propriétés de résistance aux chocs thermiques et mécaniques et au clivage supérieures à celles du macrocristal. 5. Scintillateur selon la revendication 2, caractérisé 15 en ce que les halogénures alcalins dopés sont l1iodure de sodium dopé au thallium, 1'iodure de césium dopé au thallium, 1'iodure de potassium dopé au thallium, 1'iodure de lithium dopé à l'europium, 1'iodure de césium dopé au sodium, le chlorure de thallium dopé aux iodures, et en ce que 1'halogénure alcalino-terreux est le 20 fluorure de calcium dopé à l'europium.