Nanocomposites à émission rapide pour l'imagerie ToF‐PET à haute résolution basée sur des scintillateurs multicomposants

Résumé La tomographie par émission de positons en temps de vol (ToF‐PET) est une technique d'imagerie médicale, basée sur la détection de deux γ‐photons en arrière de l'autre générés par des radio-traceurs injectés dans le corps. Sa limite est la capacité des détecteurs de scintillation employés à discriminer dans le temps l'arrivée des paires de γ, c'est-à-dire la résolution temporelle de coïncidence (CTR). Une CTR < 50 ps permettra une imagerie rapide avec une dose de radio-traceur ultrabasse. Les matériaux monolithiques n'ont pas simultanément les caractéristiques requises de haute sortie lumineuse et d'émission rapide, d'où le concept d'hétérostructure scintillante proposé, où le dispositif est constitué d'un scintillateur dense couplé à un matériau émettant rapidement. Ici, un scintillateur polymère composite chargé de nanoparticules d'oxyde d'hafnium est présenté. Cela améliore de +300% son rendement de scintillation, surpassant les scintillateurs plastiques commerciaux. Le nanocomposite est couplé à de l'oxyde de germanium de bismuth (BGO) réalisant un métascintillateur multicouche. Le partage d'énergie entre ses composants est observé, ce qui active l'émission rapide du nanocomposite permettant une amélioration nette de la CTR de 25% par rapport au BGO monolithique. Ces résultats démontrent qu'un chargement contrôlé avec des nanomatériaux denses est une excellente stratégie pour améliorer les performances des scintillateurs polymères pour leur utilisation dans des technologies avancées de détection et d'imagerie des radiations.