Une des motivations à vouloir développer un circuit intégrateur synchronisé réside dans le fait que les dosimètres constitués de points quantiques ont une efficacité de scintillation moindre que les scintillateurs organiques habituellement utilisés en dosimétrie. Comme cette efficacité pourrait éventuellement améliorée, il est intéressant de s’attarder aux autres propriétés des scintillateurs à base de points quantiques, ce qui a été fait extensivement pour les cQDs en poudre et dispersés dans des liquides et dont les résultats sont présentés aux chapitres 3, 4 et 5. Le travail d’investigation avait également été commencé pour les scintillateurs constitués de cQDs dispersés dans une matrice plastique, mais seulement que partiellement. Cette section présente donc les premiers résultats obtenus pour ce type de scintillateur.
0.0 × 100 1.0 × 104 2.0 × 104 3.0 × 104 4.0 × 104 5.0 × 104 6.0 × 104 0 10 20 30 40 50 60 120 kVp 180 kVp 220 kVp Robodots Rouges
Intensité de scintillation (a.u.)
Temps d’intégration (s)
Figure 2.13 – Signal mesuré à l’aide de la caméra CCD en fonction du temps d’intégration choisi pour collecter la lumière des scintillateurs plastiques composés de cQDs. Les régressions linéaires tracées passent par l’origine et possèdent des coefficients de corrélations R2>0,99
et les « robodots » ayant des longueurs d’onde d’émission autour de 610 nm et de 595 nm respectivement. Les scintillateurs de cQDs ont une forme cylindrique possédant des diamètres de 0,84 mm et 0,72 mm respectivement, pour une même longueur de 1 cm. Ils ont chacun été accolés à l’extrémité d’une fibre optique plastique claire de 12 m de long contenue dans une gaine opaque. Des tests préliminaires ont été menés en irradiant les dosimètres avec l’appareil d’orthovoltage à 120, 180 et 220 kVp. L’intensité lumineuse capturée par la caméra CCD pour chaque dosimètre à base de cQDs a été comparée à celle d’un dosimètre composé d’une fibre scintillante bien connue, le BCF-60 (Saint-Gobain Crystals, Courbevoie, France). L’intensité mesurée pour les cQDs était moindre d’environ deux ordres de grandeur que celle mesurée pour le BCF-60. Cette différence, pouvant être due en partie à la plus faible efficacité de scintillation des cQDs, peut également être reliée au fait que le volume sensible du BCF-60 était un plus important ayant un diamètre de 1 mm et une longueur de 1 cm et que ce dernier consiste en une fibre optique contrairement aux scintillateurs de cQDs. La transmission de la lumière du BCF-60 est donc guidée vers la fibre plastique claire alors que ce n’est pas le cas pour les scintillateurs de cQDs puisqu’il ne possède pas de gaine optique (cladding).
Les mesures prises à l’orthovoltage ont également permis de vérifier la linéarité de la quantité de lumière émise par les scintillateurs plastiques de cQDs en fonction de la dose délivrée par le faisceau. Les résultats obtenus sont représentés à la figure 2.13 où sont également tracés
0.4 0.8 1.2 1.6
120 140 160 180 200 220
Ratios des pentes normalisées à 220 kVp
Énergie (kVp)
BCF−60 Robodots Rouges
Figure 2.14 – Dépendance en énergie de l’intensité de scintillation des scintillateurs plastiques de cQDs et BCF-60. Chaque point est calculé à partir du ratio des pentes des régressions de la figure 2.13normalisées à 220 kVp. Le BCF-60 présente la plus grande dépendance en énergie ayant une variation de près de 40% entre les faisceaux de 120 et 220 kVp.
des régressions linéaires dont les coefficients de corrélation (R2) sont plus grands que 0,99. On y voit également que plus de signal a été mesuré pour les cQDs « robodots ». La différence observée pourrait être due non seulement aux efficacités intrinsèques différentes des deux types de cQDs mais aussi en partie à leur volume différent. Les mesures de la figure 2.13 ont aussi servi à produire une courbe de dépendance du signal en fonction de l’énergie du faisceau, présentée à la figure 2.14. Les pentes extraites des régressions ont servies à calculer les ratios présentés. Les scintillateurs composés de cQDs ont une dépendance en énergie moins marquée que celle du BCF-60, les « robodots » possédant une variation maximale de 15% entre 120 kVp et 220 kVp comparativement à environ 40% pour le BCF-60. Bien que peu de tests aient été menés sur les scintillateurs plastiques composés de cQDs, ces derniers présentent un potentiel intéressant pour une utilisation en dosimétrie à fibre optique. L’intérêt pour ces scintillateurs serait d’autant plus grandissant s’ils pouvaient se retrouver sous la forme de fibres scintillantes afin d’offrir un équivalent au BCF-60.
Chapitre 3
Robust shell passivation of CdSe
colloidal quantum dots to stabilize
radioluminescence emission
Marie-Ève Delage1,2, Marie-Ève Lecavalier3, Émily Cloutier1,2, Dominic Larivière3, Claudine Nì. Allen4 et Luc Beaulieu1,2
1Département de physique, de génie physique et d’optique et Centre de recherche sur le cancer, Université Laval, Québec, QC, G1V 0A6, Canada
2Centre de recherche du CHU de Québec – Université Laval, CHU de Québec, Québec, QC, G1R 2J6, Canada
3Laboratoire de radioécologie, Département de chimie, Université Laval, Québec, QC, G1V 0A6, Canada
4Département de physique, de génie physique et d’optique et Centre d’optique, photonique et laser (COPL), Université Laval, Québec, QC, G1V 0A6, Canada
3.1
Résumé
Ce chapitre présente une étude détaillée de l’effet des dommages radiatifs sur deux types de cQDs : à coquille simple et à coquilles multiples. Le choix de la phase des cQDs s’est arrêté sur la poudre puisqu’il n’y a pas (ou très peu) de matrice présente à tenir en compte dans l’étude des interactions. On sait que le dommage est infligé directement aux cQDs et que les effets relevés sont bel et bien ceux traduits par l’interaction avec les cQDs. L’étude présente deux volets : l’un avec pour sujet l’effet sur l’intensité de production de lumière au fur à mesure que les cQDs sont irradiés, l’autre portant sur la stabilité spectrale des cQDs. Les cQDs à coquilles multiples ont présenté une meilleure résistance à la radiation que les cQDs à coquille
simple et même un certain recouvrement de leur efficacité de scintillation. Il a été également soulevé que les dommages radiatifs ont un plus grand effet réducteur de l’émission lumineuse aux énergies MV qu’aux énergies kV, supposant un effet dommageable propre aux faisceaux de hautes énergies.