Loi de Birks

Modèle:Orphelin La loi de BirksModèle:, (nommé d'après le physicien britannique John B. Birks) est une formule empirique liant le rendement lumineux à la longueur de trajet à la perte d'énergie par longueur de trajet d'une particule traversant un scintillateur. Celle-ci donne une relation non-linéaire pour un taux de perte élevée.

Principe

La relation est la suivante:

$\frac{\mathrm{d}L}{\mathrm{d}x}=S\frac{\frac{dE}{dx}}{1+k_B\frac{dE}{dx}}$.

Avec:

• L est le rendement lumineux;
• S est l'efficacité du scintillement;
• $\frac{dE}{dx}$ est la perte d'énergie par longueur de trajet;
• $k_B$ est la constante de Birks.

Pour un scintillateur polystyrène, $k_B$ vaut 0,126 mm/MeV et entre 1,26× 10⁻² et 2,07× 10⁻² g/(MeV cm²) pour les scintillateurs à base de polyvinyltoluene ^{[terme français manquant]}.

Birks supposa que la perte de linéarité de la relation est due à la recombinaison et l'effet d'extinction entre les molécules dites "excitées" et le substrat environnant.

La loi de Birks a principalement été testée dans des scintillateurs organiques. Son application aux scintillateurs inorganiques reste débattue. Un de ces débat figure dans Accelerators: Organic scintillators. Un ensemble de constante de Birks pour différents matériaux peut être trouvé dans Semi-empirical calculation of quenching factors for ions in scintillatorsModèle:,. Enfin, une théorie de la saturation du scintillement, qui donne la loi de Birks pour seulement la désexcitation unimoléculaire, peut être trouvée dans un ouvrage de Blanc, Cambou et De Laford.