118
Radioprotection et ingénierie nucléaire
Spécificités des films photographiques
– Rayonnements et particules détectées : X et γ, électrons et β, neutrons thermiques.
– Seuil de mesure : 0,2 mSv.
– Gamme : 250 mSv.
– Précision : 20 %.
4.3.2. Détecteur solide de traces
Ces détecteurs connaissent un développement récent notamment dans le domaine de la
dosimétrie des neutrons, ainsi que pour les mesures passives du radon où, associés à des
détecteurs radiothermoluminescents, ils constituent depuis quelques années en France le
dosimètre réglementaire des mineurs d’uranium.
Principe de détection des détecteurs solides de trace
Les détecteurs solides de traces sont des matériaux polymères. Insensibles aux rayonnements X et γ, ainsi qu’aux électrons, les détecteurs solides de trace ne détectent que les
particules chargées lourdes (noyaux de fission, particules α, protons). Pour la dosimétrie
des neutrons, ces détecteurs sont placés derrière un convertisseur (Figure 4.9), couche
mince d’un composé contenant du lithium et/ou du bore enrichi en
6 Li, et
10 B de façon à
générer sous l’action des neutrons de basse énergie des réactions (n, α). Un radiateur en
uranium enrichi au
235 U permettra de mesurer les neutrons rapides par l’intermédiaire des
noyaux de fission produits ; le (CH 2 ) n est également utilisé par l’intermédiaire des protons
de recul.
Une particule lourde chargée traversant un diélectrique minéral (mica, verre, quartz…) ou
organique (polyéthylène, acétate, carbone de cellulose…) y crée des dommages d’échelle
atomique tout au long de sa trajectoire. Ces dommages ou défauts subsistent après l’irradiation et constituent une trace latente du passage de la particule. À l’issue de l’irradiation,
ces défauts peuvent être révélés par un processus d’attaque chimique à l’aide d’un réactif
approprié (acide fluorhydrique, soude ou potasse). Plus précisément, le réactif chimique
attaque la surface du matériau irradié et à une plus grande vitesse le cœur endommagé des
traces latentes, donnant lieu à l’issue de l’immersion du matériau à des « trous »
microscopiques de différentes morphologies (Figure 4.10).
Comptage des traces
Le comptage des traces peut être réalisé de différentes façons :
– La technique visuelle, après développement électrochimique, consiste à utiliser un
microscope optique. Il existe à cet égard des méthodes automatiques de lecture et de traitement informatique de la « surface » (sur la profondeur des traces) du matériau détecteur
qui transmettent les données observées par un microscope optique conventionnel à un
ordinateur via une caméra TV.
– Une autre technique consiste à déposer une très fine couche de métal sur la face du
détecteur qui n’est pas au contact du radiateur. Après révélation des traces, si le détecteur
est soumis à un fort champ électrique, des décharges se produisent à l’endroit des trous
correspondant au passage des particules. Le comptage de ces décharges détermine le
nombre de traces.
Radioprotection et ingénierie nucléaire
Spécificités des films photographiques
– Rayonnements et particules détectées : X et γ, électrons et β, neutrons thermiques.
– Seuil de mesure : 0,2 mSv.
– Gamme : 250 mSv.
– Précision : 20 %.
4.3.2. Détecteur solide de traces
Ces détecteurs connaissent un développement récent notamment dans le domaine de la
dosimétrie des neutrons, ainsi que pour les mesures passives du radon où, associés à des
détecteurs radiothermoluminescents, ils constituent depuis quelques années en France le
dosimètre réglementaire des mineurs d’uranium.
Principe de détection des détecteurs solides de trace
Les détecteurs solides de traces sont des matériaux polymères. Insensibles aux rayonnements X et γ, ainsi qu’aux électrons, les détecteurs solides de trace ne détectent que les
particules chargées lourdes (noyaux de fission, particules α, protons). Pour la dosimétrie
des neutrons, ces détecteurs sont placés derrière un convertisseur (Figure 4.9), couche
mince d’un composé contenant du lithium et/ou du bore enrichi en
6 Li, et
10 B de façon à
générer sous l’action des neutrons de basse énergie des réactions (n, α). Un radiateur en
uranium enrichi au
235 U permettra de mesurer les neutrons rapides par l’intermédiaire des
noyaux de fission produits ; le (CH 2 ) n est également utilisé par l’intermédiaire des protons
de recul.
Une particule lourde chargée traversant un diélectrique minéral (mica, verre, quartz…) ou
organique (polyéthylène, acétate, carbone de cellulose…) y crée des dommages d’échelle
atomique tout au long de sa trajectoire. Ces dommages ou défauts subsistent après l’irradiation et constituent une trace latente du passage de la particule. À l’issue de l’irradiation,
ces défauts peuvent être révélés par un processus d’attaque chimique à l’aide d’un réactif
approprié (acide fluorhydrique, soude ou potasse). Plus précisément, le réactif chimique
attaque la surface du matériau irradié et à une plus grande vitesse le cœur endommagé des
traces latentes, donnant lieu à l’issue de l’immersion du matériau à des « trous »
microscopiques de différentes morphologies (Figure 4.10).
Comptage des traces
Le comptage des traces peut être réalisé de différentes façons :
– La technique visuelle, après développement électrochimique, consiste à utiliser un
microscope optique. Il existe à cet égard des méthodes automatiques de lecture et de traitement informatique de la « surface » (sur la profondeur des traces) du matériau détecteur
qui transmettent les données observées par un microscope optique conventionnel à un
ordinateur via une caméra TV.
– Une autre technique consiste à déposer une très fine couche de métal sur la face du
détecteur qui n’est pas au contact du radiateur. Après révélation des traces, si le détecteur
est soumis à un fort champ électrique, des décharges se produisent à l’endroit des trous
correspondant au passage des particules. Le comptage de ces décharges détermine le
nombre de traces.