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Physique appliquée à l’exposition externe : dosimétrie et radioprotection
le
6
LiF : on parle de « neutrons albedo ». Par différenciation des résultats de
mesure des deux composés isotopiques, on accède distinctement à la composante d’irradiation due aux neutrons et à celle liée aux photons. La gamme de
mesure pour la composante neutronique s’étend de 0,2 mSv à 4 Sv.
Détecteurs solides de traces (émulsion NTA, CR39...)
Dans des matériaux polymères (type CR39), les particules chargées lourdes
(noyaux de fission, α, p...) peuvent créer des dommages à l’échelle atomique
lors de leur parcours dans ce milieu. A posteriori, une attaque chimique au
moyen d’un réactif approprié permet de rendre saillants ces défauts, qui se
présentent sous forme de traces. Ces dernières sont ensuite comptabilisées par
des moyens de lecture tel que le microscope optique. Cette approche est donc
particulièrement adaptée à la dosimétrie des neutrons : par apposition d’une
épaisseur de matériau dopé au
10
B ou
6
Li, l’émission des α de capture permet
la comptabilité de la dose imputable aux neutrons du domaine thermique.
L’utilisation d’un radiateur en uranium enrichi au
235
U ou d’un radiateur en
polyéthylène permet une caractérisation de la dose pour les neutrons épithermiques et rapides, par l’intermédiaire respectivement des produits de fission et
des protons de recul sur l’hydrogène. La réponse du détecteur solide de traces
en fonction de l’énergie dépend du transfert d’énergie linéique et de l’angle
d’incidence de la particule détectée, ainsi que de la nature du matériau détecteur. Il existe un seuil de détection en énergie : seuls les dépôts d’énergie supérieurs à 200 keV donnent lieu à des traces détectables. Par conséquent, dans le
cas d’un radiateur à protons de recul, on ne pourra pas détecter les neutrons
d’énergie inférieure à 200 keV.
L’étude et le comptage des traces permettent de mesurer la fluence des particules incidentes. Par étalonnage, il est possible de relier le nombre de traces
mesurées par cm
2 à l’équivalent de dose. Le bruit de fond, caractérisé par le
nombre de traces en l’absence d’irradiation intentionnelle, est compris entre
0,1 et 2 mSv suivant le type de matériau. La sensibilité est de l’ordre de
10
4 traces/cm2 pour un équivalent de dose de 1 mSv.
Détecteurs radiophotoluminescents (RPL)
Ces dosimètres utilisent la propriété de radiophotoluminescence (RPL)
qu’ont certains verres : lors de leur fabrication ou sous l’action de rayonnements ionisants, des électrons peuvent être arrachés aux atomes et piégés dans
des défauts de la structure du verre. Lorsqu’on illumine le verre avec de la
lumière ultraviolette, ces électrons s’excitent et produisent ensuite par désexcitation une luminescence orange caractéristique. L’intensité de celle-ci est proportionnelle au nombre de défauts dans l’échantillon et sa mesure permet donc
d’estimer la dose reçue. C’est l’arrivée sur le marché de lasers UV précis qui a
permis de développer cette technique. La figure 3.50 donne le schéma de principe de fonctionnement.
Physique appliquée à l’exposition externe : dosimétrie et radioprotection
le
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LiF : on parle de « neutrons albedo ». Par différenciation des résultats de
mesure des deux composés isotopiques, on accède distinctement à la composante d’irradiation due aux neutrons et à celle liée aux photons. La gamme de
mesure pour la composante neutronique s’étend de 0,2 mSv à 4 Sv.
Détecteurs solides de traces (émulsion NTA, CR39...)
Dans des matériaux polymères (type CR39), les particules chargées lourdes
(noyaux de fission, α, p...) peuvent créer des dommages à l’échelle atomique
lors de leur parcours dans ce milieu. A posteriori, une attaque chimique au
moyen d’un réactif approprié permet de rendre saillants ces défauts, qui se
présentent sous forme de traces. Ces dernières sont ensuite comptabilisées par
des moyens de lecture tel que le microscope optique. Cette approche est donc
particulièrement adaptée à la dosimétrie des neutrons : par apposition d’une
épaisseur de matériau dopé au
10
B ou
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Li, l’émission des α de capture permet
la comptabilité de la dose imputable aux neutrons du domaine thermique.
L’utilisation d’un radiateur en uranium enrichi au
235
U ou d’un radiateur en
polyéthylène permet une caractérisation de la dose pour les neutrons épithermiques et rapides, par l’intermédiaire respectivement des produits de fission et
des protons de recul sur l’hydrogène. La réponse du détecteur solide de traces
en fonction de l’énergie dépend du transfert d’énergie linéique et de l’angle
d’incidence de la particule détectée, ainsi que de la nature du matériau détecteur. Il existe un seuil de détection en énergie : seuls les dépôts d’énergie supérieurs à 200 keV donnent lieu à des traces détectables. Par conséquent, dans le
cas d’un radiateur à protons de recul, on ne pourra pas détecter les neutrons
d’énergie inférieure à 200 keV.
L’étude et le comptage des traces permettent de mesurer la fluence des particules incidentes. Par étalonnage, il est possible de relier le nombre de traces
mesurées par cm
2 à l’équivalent de dose. Le bruit de fond, caractérisé par le
nombre de traces en l’absence d’irradiation intentionnelle, est compris entre
0,1 et 2 mSv suivant le type de matériau. La sensibilité est de l’ordre de
10
4 traces/cm2 pour un équivalent de dose de 1 mSv.
Détecteurs radiophotoluminescents (RPL)
Ces dosimètres utilisent la propriété de radiophotoluminescence (RPL)
qu’ont certains verres : lors de leur fabrication ou sous l’action de rayonnements ionisants, des électrons peuvent être arrachés aux atomes et piégés dans
des défauts de la structure du verre. Lorsqu’on illumine le verre avec de la
lumière ultraviolette, ces électrons s’excitent et produisent ensuite par désexcitation une luminescence orange caractéristique. L’intensité de celle-ci est proportionnelle au nombre de défauts dans l’échantillon et sa mesure permet donc
d’estimer la dose reçue. C’est l’arrivée sur le marché de lasers UV précis qui a
permis de développer cette technique. La figure 3.50 donne le schéma de principe de fonctionnement.