AVIS DE SOUTENANCE DE THÈSE DE DOCTORAT 3EME Cycle LMD EN PHYSIQUE DE Mme. ZAIDI Lydia

Synthèse par voie sol-gel et caractérisation des matériaux scintillants à base de grenats mixtes pour application à la détection des rayonnements ionisants

Le travail présenté dans le cadre de cette thèse porte sur la synthèse et la caractérisation des matériaux de type grenat mixte dopés aux ions de Ce³⁺ avec la méthode sol-gel en vue d’une application à la détection des rayons gamma. Notre objectif est l’optimisation de certains paramètres de synthèse tel que, le pH de la solution, les agents de réticulation, les éléments de substitution et les conditions de recuit pour améliorer les propriétés physico-chimiques de ces matériaux. Différentes techniques de caractérisation ont été utilisées pour étudier les propriétés structurales, morphologiques et de luminescence des poudres synthétisées à savoir l’analyse thermogravimétrique (ATG), la calorimétrie différentielle à balayage (DSC), la diffraction des rayons X (DRX), la spectroscopie infrarouge (FTIR), la microscopie électronique à balayage (MEB), la spectroscopie X à dispersion d’énergie (EDS), la spectrométrie photoélectronique X (XPS) et la spectroscopie de luminescence (PL). Afin d’évaluer les performances de ces poudres élaborées à la détection des rayonnements gamma, nous avons étudié certaines propriétés de scintillation à savoir ; le rendement de scintillation, la résolution énergétique et le déclin de scintillation. Ces travaux ont mis en évidence l’importance de la composition de ces matériaux et les paramètres de synthèses sur les différentes propriétés étudiées.

Mots-clés : Grenat ; Sol-gel ; Cérium ; DRX ; Photoluminescence ; Scintillation.

Abstract

The present work is focused on the elaboration and characterization of Ce³⁺-doped mixed garnets using sol-gel method for gamma-rays detection. Our objective is the optimization of certain synthesis parameters (solution pH, cross-linking agents, substitution elements) and annealing conditions to enhance the physico-chemical properties of these materials. Various characterization techniques were employed to study the structural, morphological, and luminescent properties of the synthesized powders, including Thermogravimetric analysis (TGA), Differential Scanning Calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD), Fourier- Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron microscopy (SEM), energy- dispersive X-ray spectroscopy (EDS), X-ray photoelectron Spectroscopy (XPS), and Photoluminescence Spectroscopy (PL). To assess the performance of the prepared powders for γ-rays detection, we investigated certain scintillation properties, namely scintillation yield, energy resolution and decay time. This work has highlighted the importance of material composition and synthesis parameters on the studied  properties.

Keywords: Garnet ; Sol-gel ; Cerium ; XRD ; Photoluminescence ; Scintillation.