Un matériau qui émet de la lumière lorsqu'une particule le traverse, utilisé pour la détection.Un scintillateur est un matériau qui absorbe l'énergie des rayonnements ionisants ou des particules et la réémet sous forme d'un éclair de lumière visible ou ultraviolette. Cette impulsion lumineuse est proportionnelle à l'énergie déposée, ce qui permet aux détecteurs de mesurer à la fois la présence et l'énergie des particules incidentes. Les scintillateurs sont les chevaux de bataille de la physique des particules, de l'imagerie médicale et de la radioprotection, convertissant un rayonnement invisible en un signal que les photodétecteurs peuvent lire.
Le premier scintillateur pratique fut l'écran de sulfure de zinc utilisé par Ernest Rutherford en 1911 pour détecter les particules alpha. Les scintillateurs inorganiques modernes comme le NaI(Tl) ont été développés dans les années 1940 par Robert Hofstadter, qui a également été un pionnier de leur utilisation en spectroscopie gamma.
Lorsqu'une particule chargée traverse un scintillateur, elle excite les électrons du matériau, les élevant vers des états d'énergie supérieurs. Lorsque ces électrons retournent à leur état fondamental, ils émettent des photons. Dans les scintillateurs organiques, le mécanisme implique l'excitation moléculaire et la fluorescence ; dans les cristaux inorganiques comme l'iodure de sodium, il implique la création de paires électron-trou qui se recombinent au niveau de sites activateurs (par exemple, des impuretés de thallium), produisant de la lumière. Les photons émis sont ensuite collectés par un tube photomultiplicateur ou une photodiode et convertis en un signal électrique.
Les scintillateurs sont utilisés dans les scanners TEP médicaux, les détecteurs de particules au CERN, les dosimètres de rayonnement, et même dans la diagraphie pour l'exploration pétrolière. Les développements récents incluent des fibres scintillantes flexibles tissées dans des vêtements pour la surveillance en temps réel des radiations.
La réponse lumineuse d'un scintillateur peut être si rapide qu'elle permet de résoudre des événements séparés de moins d'une nanoseconde, permettant ainsi le suivi de particules se déplaçant à une vitesse proche de celle de la lumière.
