Brevet FR3075977A1 (20190628)

REVENDICATIONS1) Dispositif pour la détection par scintillation plastique comprenant une pièce pour la détection par scintillation plastique en tant qu'élément scintillateur plastique hybride, la pièce étant 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 fluorescent incorporé 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 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 ; la pièce étant couplée à un module d'acquisition électronique de telle sorte que le module est apte à collecter le rayonnement radioluminescent émis par la pièce lorsque cette dernière est mise en contact avec un rayonnement ionisant ou une particule ionisante.\n<CLM>\1\tDispositif 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 -80- polymérisation de monomères comprenant au moins un groupe aromatique, (méth)acrylique ou vinylique.\n<CLM>\1\tDispositif pour la détection par scintillation 5 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.\n<CLM>\1\tDispositif pour la détection par scintillation 10 plastique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le matériau hybride comprend 1 % massique à 25 % massique du mélange fluorescent incorporé.\n<CLM>\1\tDispositif pour la détection par scintillation 15 plastique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le mélange fluorescent incorporé comprend 90 % à 99,1 % molaire du fluorophore primaire principal. 20\n<CLM>\1\tDispositif pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications 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\t25\n<CLM>\1\tDispositif pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le fluorophore primaire supplémentaire est lié de manière covalente à la matrice 30 polymérique.\n<CLM>\1\tDispositif 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. -81-\n<CLM>\1\tDispositif pour la détection par scintillation plastique selon la revendication 8, dans laquelle le fluorophore secondaire a un spectre d'absorption lumineuse 5 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 le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,5 et\n<CLM>\1\t10\n<CLM>\1\tDispositif 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 15 est respectivement à une longueur d'onde comprise entre 330 nm et 380 nm et comprise entre 460 nm et 550 nm, et dont le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,5 et\n<CLM>\1\t20\n<CLM>\1\tDispositif 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 25 330 nm et 380 nm et comprise entre 550 nm et 630 nm, et dont le rendement quantique de fluorescence dans un solvant apolaire est compris entre 0,5 et\n<CLM>\1\t12) Dispositif pour la détection par scintillation 30 plastique selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, dans laquelle le fluorophore secondaire est à une concentration massique par rapport à la masse du matériau hybride qui est comprise entre 0,002 % et 0,5 % massique. -82-\n<CLM>\1\tDispositif pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le matériau hybride a une constante de décroissance de fluorescence comprise entre 5 10 ns et 90 ns.\n<CLM>\1\tDispositif pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la pièce a une 10 forme parallélépipédique ou cylindrique.\n<CLM>\1\tDispositif pour la détection par scintillation plastique selon la revendication 14, dans laquelle la pièce de forme parallélépipédique est un compartiment 15 scintillateur plastique apte à être incorporé dans un dispositif pour la détection par scintillation plastique.\n<CLM>\1\tDispositif pour la détection par scintillation plastique selon la revendication 14, dans lequel la pièce de 20 forme cylindrique est une fibre optique scintillante (10) 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 25 l'indice de réfraction est inférieur à celui du matériau hybride, le matériau hybride comprenant une matrice polymérique constituée en totalité ou en partie d'au moins un polymère qui n'est pas réticulé. 30\n<CLM>\1\tDispositif pour la détection par scintillation 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 -83- poly(méthacrylate de trifluorométhyle), le poly(méthacrylate de trifluoroéthyle) ou leurs mélanges.\n<CLM>\1\tDispositif pour la détection par scintillation 5 plastique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'élément scintillateur plastique hybride est un premier élément scintillateur plastique hybride (1), le dispositif comprenant en outre un second élément scintillateur plastique rapide (2) dont la constante 10 de décroissance de fluorescence est inférieure à celle du premier élément scintillateur plastique hybride (1), ces éléments scintillateur plastiques (1) et (2) formant un ensemble scintillateur plastique. 15\n<CLM>\1\tDispositif pour la détection par scintillation plastique selon la revendication 18, dans lequel le dispositif est de type phoswich.\n<CLM>\1\tDispositif pour la détection par scintillation 20 plastique selon la revendication 18 ou 19, dans lequel le premier élément scintillateur plastique hybride (1) est composé en tout ou partie d'un matériau hybride dont la constante de décroissance de fluorescence est comprise entre 70 ns et 80 ns. 25\n<CLM>\1\tDispositif pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications 18 à 20, dans lequel le premier élément scintillateur plastique hybride (1) est en contact direct avec le second élément 30 scintillateur plastique rapide (2).\n<CLM>\1\tDispositif pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications 18 à 20, dans lequel le premier élément scintillateur plastique -84- hybride (1) est en contact avec le second élément scintillateur plastique rapide (2) par l'intermédiaire d'une couche de liaison (5). 5\n<CLM>\1\tDispositif pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications 18 à 22, dans lequel, par référence au sens R de propagation du rayonnement ionisant ou de la particule ionisante vis-à-vis du dispositif, le premier élément scintillateur plastique 10 hybride (1) est l'élément scintillateur plastique amont et le second élément scintillateur plastique rapide (2) est l'élément scintillateur plastique en aval.\n<CLM>\1\tDispositif pour la détection par scintillation 15 plastique selon l'une quelconque des revendications 18 à 23, dans lequel les éléments scintillateur plastique (1) et (2) ont des épaisseurs différentes, de telle sorte que le dispositif comprend un élément scintillateur plastique fin et un élément scintillateur rapide épais. 20\n<CLM>\1\tDispositif pour la détection par scintillation plastique selon la revendication 24, comprenant un premier élément scintillateur plastique hybride (1) fin et un second élément scintillateur plastique rapide (2) épais. 25\n<CLM>\1\tDispositif pour la détection par scintillation plastique selon la revendication 25, comprenant le premier élément scintillateur plastique hybride (1) fin en amont et le second élément scintillateur plastique rapide (2) épais 30 en aval, par référence au sens R de propagation du rayonnement ionisant ou de la particule ionisante vis-à-vis du dispositif.\n<CLM>\1\tDispositif pour la détection par scintillation 35 plastique selon l'une quelconque des revendications 24 à 26, -85- dans lequel l'élément scintillateur plastique fin a une épaisseur de 10 pm à 1 mm et l'élément scintillateur plastique épais a une épaisseur de 1 mm à 10 cm. 5\n<CLM>\1\tDispositif pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications 18 à 27, dans lequel le second élément scintillateur plastique rapide (2) a une constante de décroissance de fluorescence comprise entre 1 ns et 7 ns. 10\n<CLM>\1\tDispositif pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications 18 à 28, dans lequel le second élément scintillateur plastique rapide (2) comprend une matrice polymérique telle que 15 définie selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et un fluorophore primaire rapide choisi parmi le 2,5- diphényloxazole (PPO), le [para]-terphényle (pTP), le [meta]-terphényle (mTP), le biphényle, le 2-phény1-5-(4- biphény1)-1,3,4-oxadiazole (PBD), le 2-(4'-t-butylphény1)-5- 20 (4"-biphényly1)-1,3,4-oxadiazole (butyl-PBD), l'anthracène ou leurs mélanges.\n<CLM>\1\tDispositif pour la détection par scintillation plastique selon la revendication 29, dans lequel le 25 fluorophore primaire rapide est le 2,5-diphényloxazole (PPO), le [para]-terphényle (pTP) ou leur mélange.\n<CLM>\1\tDispositif pour la détection par scintillation plastique selon l'une quelconque des revendications 18 à 30, 30 dans lequel le second élément scintillateur plastique rapide (2) comprend un fluorophore secondaire tel que défini par l'une quelconque des revendications 8 à\n<CLM>\1\t32) Dispositif pour la détection par scintillation 35 plastique selon l'une quelconque des revendications -86- précédentes 1 à 17, dans lequel la pièce comprend un unique élément scintillateur plastique hybride.\n<CLM>\1\tDispositif selon l'une quelconque des 5 revendications précédentes, dans lequel la pièce est couplée au module d'acquisition électronique par une couche d'interface optique (6).\n<CLM>\1\tDispositif selon l'une quelconque des 10 revendications précédentes, dans lequel le module d'acquisition électronique comprend un photodétecteur (3).\n<CLM>\1\tDispositif selon la revendication 34, dans lequel le photodétecteur (3) est un photomultiplicateur, une 15 photodiode, une caméra à transfert de charge CCD ou un capteur CMOS.\n<CLM>\1\tDispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le module 20 d'acquisition électronique est placé en aval, par référence au sens R de propagation du rayonnement ionisant ou de la particule ionisante vis-à-vis du dispositif, de la pièce, de l'unique élément scintillateur plastique hybride, du premier élément scintillateur plastique hybride (1) ou du second 25 élément scintillateur plastique rapide (2).\n<CLM>\1\tAppareillage pour la détection par scintillation plastique comprenant un dispositif tel que défini selon l'une quelconque des revendications 1 à 36, constitué par un 30 appareil portatif pour la détection de rayonnement ionisant, un portique de détection ou un détecteur CCD.\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication d'un dispositif pour la détection par scintillation plastique tel que défini par -87- l'une quelconque des revendications 1 à 36, dans lequel la pièce en tant qu'élément scintillateur plastique hybride est couplée au module d'acquisition électronique, de telle sorte que le module est apte à collecter le rayonnement 5 radioluminescent émis par la pièce lorsque cette dernière est mise en contact avec un rayonnement ionisant ou une particule ionisante.\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication d'un dispositif selon la 10 revendication 38, afin de fabriquer un dispositif tel que défini selon l'une quelconque des revendications 18 à 36, à l'exception de la revendication 32, comprenant un ensemble scintillateur plastique, le procédé comprenant les étapes successives suivantes : 15 a") disposer d'un premier élément scintillateur plastique hybride (1) en tant que pièce et d'un second élément scintillateur plastique rapide (2) dont la constante de décroissance de fluorescence est inférieure à celle du premier élément scintillateur plastique hybride 20 (1) ; chacun de ces éléments scintillateur plastiques ayant en outre une surface polie de même dimension que celle de l'autre élément scintillateur plastique ; b") coupler, via leur surface polie, le premier élément scintillateur plastique hybride (1) et le second 25 élément scintillateur plastique rapide (2) afin d'obtenir l'ensemble scintillateur plastique ; c") coupler l'ensemble scintillateur plastique comprenant la pièce au module d'acquisition électronique, de telle sorte que le module est apte à collecter le 30 rayonnement radioluminescent émis par l'ensemble scintillateur plastique lorsque ce dernier est mis en contact avec un rayonnement ionisant ou une particule ionisante. -88-\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication d'un dispositif selon la revendication 39, dans lequel l'étape b") de liaison par couplage est réalisée par chauffage de la surface polie du premier élément scintillateur plastique hybride (1) et du 5 second élément scintillateur plastique rapide (2) afin de ramollir ces surfaces qui sont ensuite pressées l'une contre l'autre afin de les coupler.\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication d'un dispositif selon la 10 revendication 38, afin de fabriquer un dispositif tel que défini selon l'une quelconque des revendications 18 à 36, à l'exception de la revendication 32, comprenant un ensemble scintillateur plastique, le procédé comprenant les étapes successives suivantes : 15 a"') un élément scintillateur plastique, constitué par un premier élément scintillateur plastique hybride (1) en tant que pièce ou par un second élément scintillateur plastique rapide (2) dont la constante de décroissance de fluorescence est inférieure à celle du premier élément 20 scintillateur plastique hybride (1), est fabriqué in situ par polymérisation sur l'autre élément scintillateur plastique qui constitue un support de polymérisation, afin d'obtenir un ensemble scintillateur plastique à l'issue de l'étape a"') ; 25 b"') l'ensemble scintillateur plastique comprenant la pièce est couplé au module d'acquisition électronique, de telle sorte que le module est apte à collecter le rayonnement radioluminescent émis par l'ensemble scintillateur plastique lorsque ce dernier est mis en 30 contact avec un rayonnement ionisant ou une particule ionisante. -89-\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 39 à 41, dans lequel le couplage entre les éléments scintillateur plastiques (1) et (2) selon l'étape b"), et/ou le couplage selon lequel le 5 module d'acquisition électronique est couplé avec l'ensemble scintillateur plastique selon l'étape c") ou l'étape b'") ou avec l'unique élément scintillateur plastique hybride tel que défini à la revendication 32, est réalisé au moyen d'une couche d'interface optique (6). 10\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication d'un dispositif selon la revendication 42, dans lequel la couche d'interface optique (6) est une graisse optique, un ciment optique ou un solvant de couplage. 15\n<CLM>\1\tProcédé de mesure par scintillation plastique, le procédé comprenant les étapes successives suivantes : i) un dispositif tel que défini selon l'une quelconque des revendications 1 à 36 ou un appareillage tels que défini 20 selon la revendication 37 est mis en contact avec un rayonnement ionisant ou une particule ionisante afin que la pièce comprise dans le dispositif émette un rayonnement radioluminescent ; et ii) le rayonnement radioluminescent est mesuré avec le 25 module d'acquisition électronique du dispositif.\n<CLM>\1\tProcédé de mesure par scintillation selon la revendication 44, dans lequel la durée de décroissance du rayonnement radioluminescent mesurée est comprise entre 30 10 ns et 90 ns.\n<CLM>\1\tProcédé de mesure par scintillation selon la revendication 45, dans lequel la durée de décroissance du -90- rayonnement radioluminescent mesurée est comprise entre 15 ns et 80 ns.\n<CLM>\1\tProcédé de mesure par scintillation selon l'une 5 quelconque des revendications 44 à 46, dans lequel le rayonnement ionisant ou la particule ionisante provient d'une matière radioactive émettrice de rayons gamma, rayons X, particules bêta, particules alpha ou neutron. 10\n<CLM>\1\tProcédé de mesure par scintillation selon la revendication 47, dans lequel une discrimination entre les rayons gamma et les particules bêta est effectuée au cours de l'étape b) de mesure. 15\n<CLM>\1\tProcédé de mesure par scintillation selon l'une quelconque des revendications 44 à 48, dans lequel le procédé de mesure comprend une étape iii) dans laquelle on détermine la présence et/ou la quantité de la matière radioactive à partir de la mesure du rayonnement 20 radioluminescent selon l'étape ii).