4 - Dosimétrie et surveillance pour l’exposition externe
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Enregistrant fort bien le bruit de fond radiatif naturel, le dosimètre thermoluminescent doit
être stocké à l’abri de ce rayonnement naturel, par exemple dans un château de plomb.
Il est sujet au fading (perte d’informations au cours du temps).
Spécificités des dosimètres thermoluminescents
– Particules détectées : α, β, protons, X et γ, neutrons.
– Limite de détection : de quelques mSv (CaSO 4 dopé au Dy) à environ 1 mSv (LiF dopé
au Mg, Ti).
– Domaine de dose : 0,1 mGy à 10
3 Gy pour le fluorure de lithium LiF.
– Effacement de l’ordre de 5 % par an pour le fluorure de lithium LiF, et de l’ordre de 10 %
en 2 mois pour le fluorure de calcium activé au manganèse CaF 2 (Mn).
4.3.3.2. Dosimètres photoluminescents
La première application de la photoluminescence à la dosimétrie des rayonnements ionisants débute en 1968. Cette technique ne sera cependant pas immédiatement opérationnelle en dosimétrie mensuelle du personnel, la prédose (ou dose en l’absence de toute
irradiation) étant trop élevée, puisque atteignant plusieurs mGy. Cette technique trouvera
par contre son application en dosimétrie d’accident. En effet, placée en complément du
film, elle permet de lever tout doute éventuel de forte irradiation. Malgré l’existence d’une
prédose, l’avancée technologique réalisée au niveau de la lecture des matériaux photoluminescents a favorisé l’utilisation en dosimétrie du personnel de ce type de dosimètre à
Karlsruhe et la dosimétrie d’ambiance tout récemment au CEA/Saclay.
Principe de détection des détecteurs photoluminescents
Comme son nom l’indique, la radiophotoluminescence (RPL) est une émission de lumière
obtenue par stimulation optique qui apparaît après une irradiation par un rayonnement
ionisant. De nombreux matériaux (verres, cristaux) présentent un tel phénomène, mais
dans la grande majorité des cas, il est accompagné d’un intense « fading » (c’est-à-dire
d’une intense perte progressive de l’information enregistrée au cours du temps).
Le processus physique, schématisé sur la figure 4.14, est voisin de celui de la thermoluminescence. Néanmoins, dans le cas de la photoluminescence, les pièges ne sont pas en
contact thermique avec la bande de conduction. Il en résulte qu’il est possible d’exciter
les pièges garnis de porteurs de charges sans toutefois leur fournir une énergie suffisante
pour en provoquer l’expulsion. Sitôt après l’excitation, les pièges et leurs porteurs de
charges retombent aux niveaux d’énergie qu’ils avaient avant l’excitation en émettant dans
certains cas un photon lumineux : il y alors fluorescence. Les centres fluorescents (stabilisés par des atomes d’argent) créés par piégeage électronique présentent une forte bande
d’absorption thermiquement stable dans le proche UV. Ceci est dû au fait que l’électron
du centre est peu couplé au réseau. Ces pièges possèdent une grande stabilité en particulier dans les semi-réseaux lacunaires et amorphes comme les verres phosphatiques.
Dans le cas idéal, l’intensité de luminescence est strictement proportionnelle à la dose. Le
verre n’étant pas parfait, les électrons piégés lors de sa fabrication lui donne une prédose.
Pour un détecteur donné, cette prédose dépend de son volume. De ce fait, le seuil d’utilisation des dosimètres dépend de leur taille et de la qualité du lecteur utilisé.
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Enregistrant fort bien le bruit de fond radiatif naturel, le dosimètre thermoluminescent doit
être stocké à l’abri de ce rayonnement naturel, par exemple dans un château de plomb.
Il est sujet au fading (perte d’informations au cours du temps).
Spécificités des dosimètres thermoluminescents
– Particules détectées : α, β, protons, X et γ, neutrons.
– Limite de détection : de quelques mSv (CaSO 4 dopé au Dy) à environ 1 mSv (LiF dopé
au Mg, Ti).
– Domaine de dose : 0,1 mGy à 10
3 Gy pour le fluorure de lithium LiF.
– Effacement de l’ordre de 5 % par an pour le fluorure de lithium LiF, et de l’ordre de 10 %
en 2 mois pour le fluorure de calcium activé au manganèse CaF 2 (Mn).
4.3.3.2. Dosimètres photoluminescents
La première application de la photoluminescence à la dosimétrie des rayonnements ionisants débute en 1968. Cette technique ne sera cependant pas immédiatement opérationnelle en dosimétrie mensuelle du personnel, la prédose (ou dose en l’absence de toute
irradiation) étant trop élevée, puisque atteignant plusieurs mGy. Cette technique trouvera
par contre son application en dosimétrie d’accident. En effet, placée en complément du
film, elle permet de lever tout doute éventuel de forte irradiation. Malgré l’existence d’une
prédose, l’avancée technologique réalisée au niveau de la lecture des matériaux photoluminescents a favorisé l’utilisation en dosimétrie du personnel de ce type de dosimètre à
Karlsruhe et la dosimétrie d’ambiance tout récemment au CEA/Saclay.
Principe de détection des détecteurs photoluminescents
Comme son nom l’indique, la radiophotoluminescence (RPL) est une émission de lumière
obtenue par stimulation optique qui apparaît après une irradiation par un rayonnement
ionisant. De nombreux matériaux (verres, cristaux) présentent un tel phénomène, mais
dans la grande majorité des cas, il est accompagné d’un intense « fading » (c’est-à-dire
d’une intense perte progressive de l’information enregistrée au cours du temps).
Le processus physique, schématisé sur la figure 4.14, est voisin de celui de la thermoluminescence. Néanmoins, dans le cas de la photoluminescence, les pièges ne sont pas en
contact thermique avec la bande de conduction. Il en résulte qu’il est possible d’exciter
les pièges garnis de porteurs de charges sans toutefois leur fournir une énergie suffisante
pour en provoquer l’expulsion. Sitôt après l’excitation, les pièges et leurs porteurs de
charges retombent aux niveaux d’énergie qu’ils avaient avant l’excitation en émettant dans
certains cas un photon lumineux : il y alors fluorescence. Les centres fluorescents (stabilisés par des atomes d’argent) créés par piégeage électronique présentent une forte bande
d’absorption thermiquement stable dans le proche UV. Ceci est dû au fait que l’électron
du centre est peu couplé au réseau. Ces pièges possèdent une grande stabilité en particulier dans les semi-réseaux lacunaires et amorphes comme les verres phosphatiques.
Dans le cas idéal, l’intensité de luminescence est strictement proportionnelle à la dose. Le
verre n’étant pas parfait, les électrons piégés lors de sa fabrication lui donne une prédose.
Pour un détecteur donné, cette prédose dépend de son volume. De ce fait, le seuil d’utilisation des dosimètres dépend de leur taille et de la qualité du lecteur utilisé.