Détection efficace de gaz radioactifs par des cadres métalliques-organique poreux scintillants

Résumé Les radionucléides de gaz naturels et anthropiques tels que le radon, le xénon, les isotopes d'hydrogène et de krypton doivent être surveillés pour être gérés en tant qu'agents pathogènes, agents de diagnostic radioactifs ou indicateurs d'activité nucléaire. Les détecteurs à la pointe de la technologie 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. Le véritable défi est de trouver des matériaux scintillants solides capables de concentrer simultanément les gaz radioactifs et de produire efficacement de la lumière visible révélée avec une haute sensibilité. La haute porosité, combinée à l'utilisation de blocs de construction scintillants dans des cadres métalliques-organique (MOFs), offre la possibilité de satisfaire ces exigences. Nous démontrons la capacité d'un MOF à base d'hafnium incorporant du dicarboxy-9,10-diphénylanthracène en tant que ligand conjugué scintillant pour détecter les radionucléides gazeux. Les cadres métalliques-organique montrent une scintillation rapide, un rendement en fluorescence d'environ 40 %, et une porosité accessible adaptée pour accueillir des atomes et ions de gaz nobles. L'adsorption et la détection des radionucléides 85 Kr, 222 Rn et 3 H sont explorées à travers un dispositif récemment développé basé sur une technique de coïncidence temporelle. La poudre cristalline du cadre métallique-organique a démontré une sensibilité améliorée, montrant une réponse linéaire jusqu'à une valeur de radioactivité inférieure à 1 kBq m −3 pour 85 Kr, ce qui surpasse les dispositifs commerciaux. Ces résultats soutiennent l'utilisation possible de MOFs poreux scintillants pour fabriquer des détecteurs sensibles de radionucléides naturels et anthropiques.