Détection de gaz radioactifs par MOF poreux scintillants

Christophe Dujardin et Pavlo Mai (équipe Luminescence), en collaboration avec des collègues de L’Université de Milan Bicocca, du CEA-LNHB ont publié un article intitulé "Efficient radioactive gas detection by scintillating porous metal-oragnics frameworks" dans la revue Nature Photonics

Les radionucléides gazeux naturels et anthropiques tels que les isotopes du radon, du xénon, de l'hydrogène et du krypton doivent être surveillés pour être gérés comme des agents pathogènes, des agents de diagnostic radioactifs ou des indicateurs d'activité nucléaire. Les détecteurs de pointe basés sur des scintillateurs liquides souffrent d'une préparation laborieuse et d'une solubilité limitée pour les gaz, ce qui affecte la précision des mesures. Dans le cadre du programme européen EIC-Pathfinder SPARTE, les auteurs ont développé des matériaux scintillants solides à base de MOF (Metel Organic Framework) capables simultanément de concentrer les gaz radioactifs et de produire une scintillation efficace lors de chaque désintégration radioactive. Ces MOF à base d’Hafnium présentent une scintillation rapide, un rendement de fluorescence de ∼40% et une porosité accessible convenant à la capture d'atomes et d'ions de gaz rares. L'adsorption et la détection des radionucléides 85Kr, 222Rn et 3H ont été étudiées, et ces matériaux ont démontré une sensibilité très améliorée, avec une réponse linéaire jusqu'à une valeur de radioactivité inférieure à 1 kBq m-3 pour le 85Kr, ce qui est plus performant que les dispositifs commerciaux. Ces résultats confirment la possibilité d'utiliser des MOF poreux scintillants pour fabriquer des détecteurs sensibles de radionucléides naturels et anthropiques.
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