Brevet FR3075978A1 (20190628)

REVENDICATIONS1) Pièce pour la détection par scintillation plastique, composée en tout ou partie d'un matériau hybride comprenant : - une matrice polymérique ; et, - un mélange fluorescent incorporé dans la matrice polymérique et comprenant en concentration molaire par rapport au nombre total de moles de fluorophore primaire dans le mélange molaire d'un naphtalène et fluorescent incorporé i) 80 % à 99,6 % fluorophore primaire principal constitué de ii) 0,4 % à 20 % molaire d'un fluorophore primaire supplémentaire dont le centroïde du spectre d'absorption lumineuse et du spectre d'émission de fluorescence ont respectivement une longueur d'onde comprise entre 250 nm et 340 nm et comprise entre 330 nm et 380 nm, la constante de décroissance de fluorescence est comprise entre 1 ns et 10 ns, et le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,2 et\n<CLM>\1\t2) Pièce pour la détection par scintillation plastique selon la revendication 1, dans laquelle la matrice polymérique est composée en totalité ou en partie d'au moins un polymère comprenant des unités répétitives issues de la polymérisation de monomères comprenant au moins un groupe aromatique, (méth)acrylique ou vinylique.\n<CLM>\1\tPièce pour la détection par scintillation plastique selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la matrice polymérique est constituée en totalité ou en partie d'au moins un polymère réticulé. -80-\n<CLM>\1\tPièce pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le matériau hybride comprend 1 % 5 massique à 25 % massique du mélange fluorescent incorporé.\n<CLM>\1\tPièce pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le mélange fluorescent incorporé 10 comprend 90 % à 99,1 % molaire du fluorophore primaire principal.\n<CLM>\1\tPièce pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications 15 précédentes, dans laquelle le fluorophore primaire supplémentaire a un rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire compris entre 0,5 et\n<CLM>\1\t7) Pièce pour la détection par scintillation 20 plastique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le fluorophore primaire supplémentaire est lié de manière covalente à la matrice polymérique. 25\n<CLM>\1\tPièce pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le mélange fluorescent incorporé comprend en outre un fluorophore secondaire. 30\n<CLM>\1\tPièce pour la détection par scintillation plastique selon la revendication 8, dans laquelle le fluorophore secondaire a un spectre d'absorption lumineuse et un spectre d'émission de fluorescence dont le centroïde est respectivement à une longueur d'onde comprise entre 330 nm et 380 nm et comprise entre 405 nm et 460 nm, et dont -81- le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,5 et\n<CLM>\1\t10) Pièce pour la détection par scintillation 5 plastique selon la revendication 8, dans laquelle le fluorophore secondaire a un spectre d'absorption lumineuse et un spectre d'émission de fluorescence dont le centroïde est respectivement à une longueur d'onde comprise entre 330 nm et 380 nm et comprise entre 460 nm et 550 nm, et dont 10 le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,5 et\n<CLM>\1\t11) Pièce pour la détection par scintillation plastique selon la revendication 8, dans laquelle le 15 fluorophore secondaire a un spectre d'absorption lumineuse et un spectre d'émission de fluorescence dont le centroïde est respectivement à une longueur d'onde comprise entre 330 nm et 380 nm et comprise entre 550 nm et 630 nm, et dont le rendement quantique de fluorescence dans un solvant 20 apolaire est compris entre 0,5 et\n<CLM>\1\t12) Pièce pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, dans laquelle le fluorophore secondaire est à une 25 concentration massique par rapport à la masse du matériau hybride qui est comprise entre 0,002 % et 0,5 % massique.\n<CLM>\1\tPièce pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes, dans laquelle le matériau hybride a une constante de décroissance de fluorescence comprise entre 10 ns et 90 ns. -82-\n<CLM>\1\tPièce pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la pièce a une forme parallélépipédique ou cylindrique. 5\n<CLM>\1\tPièce pour la détection par scintillation plastique selon la revendication 14, dans laquelle la pièce de forme parallélépipédique est un compartiment scintillateur plastique apte à être incorporé dans un 10 dispositif pour la détection par scintillation plastique.\n<CLM>\1\tPièce pour la détection par scintillation plastique selon la revendication 14, dans lequel la pièce de forme cylindrique est une fibre optique scintillante (10) 15 comprenant une fibre polymère (11) composée en tout ou partie du matériau hybride et pourvue ou non d'une gaine (12) recouvrant la fibre polymère et composée en tout ou partie d'un matériau de gainage pour fibre optique dont l'indice de réfraction est inférieur à celui du matériau 20 hybride, le matériau hybride comprenant une matrice polymérique constituée en totalité ou en partie d'au moins un polymère qui n'est pas réticulé.\n<CLM>\1\tPièce pour la détection par scintillation 25 plastique selon la revendication 16, dans laquelle le matériau de gainage est choisi parmi le poly(méthacrylate de méthyle), le poly(méthacrylate de benzyle), le poly(méthacrylate de trifluorométhyle), le poly(méthacrylate de trifluoroéthyle) ou leurs mélanges. 30\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication par extrusion d'une pièce pour la détection par scintillation plastique et composée en tout ou partie d'un matériau hybride, la pièce étant telle -83- que définie selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, le procédé comprenant les étapes successives suivantes : a') disposer d'un mélange d'extrusion comprenant : - des ingrédients polymérisés destinés à former une matrice 5 polymérique telle que définie selon la revendication 1 ou 2 - un mélange fluorescent pour extrusion comprenant en concentration molaire par rapport au nombre total de moles de fluorophore primaire dans le mélange fluorescent pour 10 extrusion i) 80 % à 99,6 % molaire d'un fluorophore primaire principal constitué de naphtalène et ii) 0,4 % à 20 % molaire d'un fluorophore primaire supplémentaire dont le centroïde du spectre d'absorption lumineuse et du spectre d'émission de fluorescence ont respectivement une longueur 15 d'onde comprise entre 250 nm et 340 nm et comprise entre 330 nm et 380 nm, la constante de décroissance de fluorescence est comprise entre 1 ns et 10 ns, et le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,2 et 1 ; 20 b') sous une atmosphère d'extrusion à une température d'extrusion comprise entre 170 °C et 200 °C, extruder le mélange d'extrusion au travers d'une filière afin d'obtenir la pièce composée en tout ou partie d'un matériau hybride. 25\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication par extrusion selon la revendication 18, dans lequel les ingrédients polymérisés sont sous forme de granulés.\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication par extrusion selon la 30 revendication 18 ou 19, dans lequel l'étape b') d'extrusion est réalisée au moyen d'une extrudeuse ou d'un comalaxeur. -84-\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication par extrusion selon la revendication 20, dans lequel l'étape b') d'extrusion est réalisée au moyen d'une extrudeuse de type monovis, bivis ou multivis. 5\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication par polymérisation d'une pièce pour la détection par scintillation plastique et composée en tout ou partie d'un matériau hybride, la pièce étant telle que définie par l'une quelconque des 10 revendications 1 à 17, le procédé comprenant au moins une polymérisation via un milieu de polymérisation selon les étapes successives suivantes : a) dans un premier moule, disposer d'un premier milieu de polymérisation comprenant : 15 - des monomères, des oligomères ou leurs mélanges destinés à former au moins un polymère constitutif d'une matrice polymérique telle que définie dans l'une quelconque des revendications 1 à 3 ; un mélange fluorescent liquide comprenant en 20 concentration molaire par rapport au nombre total de moles de fluorophore primaire dans le mélange fluorescent liquide i) 80 % à 99,6 % molaire d'un fluorophore primaire principal constitué de naphtalène et ii) 0,4 % à 20 % molaire d'un fluorophore primaire supplémentaire dont le 25 centroïde du spectre d'absorption lumineuse et du spectre d'émission de fluorescence ont respectivement une longueur d'onde comprise entre 250 nm et 340 nm et comprise entre 330 nm et 380 nm, la constante de décroissance de fluorescence est comprise entre 1 ns et 10 ns, et le 30 rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,2 et 1 ; b) polymériser le premier milieu de polymérisation afin d'obtenir directement la pièce ou une ébauche de la pièce qui est ensuite modifiée pour obtenir la pièce. -85-\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication d'une pièce par polymérisation selon la revendication 22, dans lequel le volume interne du moule a une forme parallélépipédique ou 5 cylindrique.\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication d'une pièce par polymérisation selon la revendication 23, dans lequel le volume interne du moule a une forme parallélépipédique, de 10 telle sorte que la pièce de forme parallélépipédique obtenue à l'issue de l'étape b) est un compartiment scintillateur plastique apte à être incorporé dans un dispositif pour la détection par scintillation plastique. 15\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication d'une pièce par polymérisation selon la revendication 23, dans lequel la pièce est une fibre optique scintillante (10) dépourvue de gaine telle que définie selon la revendication 16 et le volume interne du moule a une forme cylindrique, de telle 20 sorte qu'un barreau cylindrique en tant qu'ébauche de la pièce est obtenu à l'issue de l'étape b), le procédé comprenant l'étape supplémentaire suivante réalisée après l'étape b) de polymérisation : c) dans une tour de fibrage, ramollir par chauffage 25 puis étirer l'ébauche de la pièce afin d'obtenir une fibre polymère (11) composée en tout ou partie du matériau hybride en tant que fibre optique scintillante (10) dépourvue de gaine. 30\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication d'une pièce par polymérisation selon la revendication 23, dans lequel la pièce est une fibre optique scintillante (10) pourvue d'une gaine (12) telle que définie selon la revendication 16 ou 17 et le volume interne du moule a une forme cylindrique de -86- telle sorte qu'un barreau cylindrique en tant que première ébauche de la pièce est obtenu à l'issue de l'étape b), le procédé comprenant l'étape supplémentaire suivante réalisée après l'étape b) : 5 - b1) placer la première ébauche de la pièce dans un deuxième moule cylindrique, puis remplir le volume libre délimité par la face interne du deuxième moule cylindrique et la face externe de la première ébauche de la pièce avec un deuxième milieu de polymérisation 10 comprenant un précurseur d'un matériau de gainage pour fibre optique pour lequel l'indice de réfraction du matériau de gainage est inférieur à celui du matériau hybride ; - b2) polymériser le deuxième milieu de 15 polymérisation afin de former le matériau de gainage qui recouvre la première ébauche de la pièce, afin d'obtenir une deuxième ébauche de la pièce ; c) dans une tour de fibrage, ramollir par chauffage puis étirer la deuxième ébauche de la pièce afin d'obtenir, 20 en tant que fibre optique scintillante (10) pourvue d'une gaine (12), une fibre polymère (11) composée en tout ou partie du matériau hybride et pourvue de la gaine (12) recouvrant la fibre polymère (11). 25\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication d'une pièce par polymérisation selon la revendication 26, dans lequel le précurseur du matériau de gainage est choisi parmi le méthacrylate de méthyle, le méthacrylate de benzyle, le méthacrylate de trifluorométhyle, le méthacrylate de 30 trifluoroéthyle ou leurs mélanges.\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication d'une pièce par polymérisation selon l'une quelconque des revendications 22 -87- à 27, dans lequel, au cours l'étape de polymérisation b) et/ou b1), le premier milieu de polymérisation est chauffé à une température de première polymérisation comprise entre 100 °C et 140 °C, puis refroidi selon une baisse de la 5 température de polymérisation de 10 °C à 20 °C par jour jusqu'à obtention de la pièce ou de l'ébauche de la pièce.\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication d'une pièce par polymérisation selon l'une quelconque des revendications 26 10 à 28, dans lequel, au cours de l'étape b2) de polymérisation, le deuxième milieu de polymérisation est chauffé à une température de deuxième polymérisation comprise entre 50 °C et 70 °C, puis refroidi selon une baisse de la température de polymérisation de 10 °C à 20 °C 15 par jour jusqu'à obtention de la pièce ou de l'ébauche de la pièce.\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication d'une pièce par polymérisation selon l'une quelconque des revendications 25 20 à 29, dans lequel l'opération de chauffage pour ramollir est réalisée au cours de l'étape c) à une température comprise entre 150 °C et 190 °C.\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication d'une pièce par 25 polymérisation selon l'une quelconque des revendications 25 à 30, dans lequel l'ébauche de la pièce est rectifiée juste avant de réaliser l'étape c) d'étirage.\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication d'une pièce par 30 polymérisation selon l'une quelconque des revendications 25 à 31, dans lequel le diamètre de la fibre polymère (11) est compris entre 50 pm et 1 mm. -88-\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication d'une pièce par polymérisation selon l'une quelconque des revendications 26 à 32, dans lequel l'épaisseur de la gaine (12) est comprise entre 1 pm et 20 pm. 5\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication d'une pièce par polymérisation, selon l'une quelconque des revendications 22 à 33, dans lequel le premier milieu de polymérisation et/ou le deuxième milieu de polymérisation comprend un solvant de 10 polymérisation.\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication d'une pièce par polymérisation selon la revendication 34, dans lequel le solvant de polymérisation est choisi parmi le xylène, le 15 chloroforme, le dichlorométhane, le chlorobenzène, le benzène, le tétrachlorométhane ou leurs mélanges.\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication par extrusion selon l'une quelconque des revendications 18 à 21 ou par polymérisation 20 selon l'une quelconque des revendications 22 à 35, dans lequel, respectivement, le mélange fluorescent pour extrusion ou le mélange fluorescent liquide comprend 90 % à 99,1 % molaire du fluorophore primaire principal. 25\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication par extrusion selon l'une quelconque des revendications 18 à 21 et 36 ou par polymérisation selon l'une quelconque des revendications 22 à 36, dans lequel le fluorophore primaire supplémentaire a un rendement quantique de fluorescence dans un solvant 30 apolaire compris entre 0,5 et\n<CLM>\1\t38) Procédé de fabrication par extrusion selon l'une quelconque des revendications 18 à 21, 36 et 37 ou par polymérisation selon l'une quelconque des revendications 22 -89- à 37, dans lequel, respectivement, le mélange fluorescent pour extrusion ou le mélange fluorescent liquide comprend un fluorophore secondaire tel que défini selon l'une quelconque des revendications 8 à\n<CLM>\1\t5