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Radioprotection et ingénierie nucléaire
Lecture des dosimètres photoluminescents
Contrairement au cas des dosimètres thermoluminescents, la lecture n’est ici pas destructive et un dosimètre photoluminescent peut être lu autant de fois que voulu. Il existe deux
principes de lecture différents pour mesurer l’intensité de la fluorescence du verre, la fluorimètre traditionnel et le chronofluorimètre (à source optique laser).
Dans le cas du fluorimètre traditionnel, une source UV, continue ou lentement variable
dans le temps, excite le verre à travers un filtre primaire ne laissant passer que les photons
UV utiles. La fluorescence est mesurée à 90˚ de l’axe du faisceau incident à l’aide d’un
photomultiplicateur après élimination des photons UV, réfléchis ou diffusés, à l’aide d’un
filtre secondaire placé entre ce dernier et le verre radiophotoluminescent. Dans ce cas,
une relation linéaire relie l’intensité de la fluorescence, l’intensité UV excitatrice et la
dose. Les meilleurs qualités de fabrication de verres associées à ce type de lecteur permettent des mesures à partir de 0,5 mGy pour les verres japonais et en pratique courante
5 mGy pour les verres français. Avec un bon lecteur, une précision de 1 % est obtenue sur
la mesure de l’intensité de fluorescence, et la précision pour les faibles doses est d’environ
25 % à 0,5 mGy, 3 % à 10 mGy et 1 % au-delà de 100 mGy.
Dans le cas du chronofluorimètre laser, les mesures sont extraordinairement meilleures.
Kastner et Barthe ont constaté que le déclin de la fluorescence excitée par des impulsions
laser de quelques microsecondes évolue considérablement avec la dose. Ce déclin peut
être décomposé en trois exponentielles. En fait, la seconde exponentielle est parfaitement
proportionnelle à la dose. Les résultats de ce type de lecteur sont excellents. Une prédose
de 2 μGy avec une précision de 10 % est obtenue. La précision est de 1 % pour une
mesure de 0,1 mGy et elle avoisine 0,5 % au-delà de 1 mGy.
Exploitation comme dosimètre individuel : réponse en fonction
de l’énergie
Les verres photoluminescents ont des composantes de numéro atomique assez élevé, ce
qui entraîne une hypersensibilité pour des énergies γ relativement faibles. Même les verres
de plus faible numéro atomique sont 3,6 fois plus sensibles à 50 keV qu’aux γ du
60 Co. Il
est possible d’améliorer cette hypersensibilité en tentant d’abaisser le Z moyen par incorporation de béryllium, et en recouvrant le verre par des écrans (Figure 4.15). Du fait de
Figure 4.14. Schéma de la photoluminescence (Bodineau, 1995).
Radioprotection et ingénierie nucléaire
Lecture des dosimètres photoluminescents
Contrairement au cas des dosimètres thermoluminescents, la lecture n’est ici pas destructive et un dosimètre photoluminescent peut être lu autant de fois que voulu. Il existe deux
principes de lecture différents pour mesurer l’intensité de la fluorescence du verre, la fluorimètre traditionnel et le chronofluorimètre (à source optique laser).
Dans le cas du fluorimètre traditionnel, une source UV, continue ou lentement variable
dans le temps, excite le verre à travers un filtre primaire ne laissant passer que les photons
UV utiles. La fluorescence est mesurée à 90˚ de l’axe du faisceau incident à l’aide d’un
photomultiplicateur après élimination des photons UV, réfléchis ou diffusés, à l’aide d’un
filtre secondaire placé entre ce dernier et le verre radiophotoluminescent. Dans ce cas,
une relation linéaire relie l’intensité de la fluorescence, l’intensité UV excitatrice et la
dose. Les meilleurs qualités de fabrication de verres associées à ce type de lecteur permettent des mesures à partir de 0,5 mGy pour les verres japonais et en pratique courante
5 mGy pour les verres français. Avec un bon lecteur, une précision de 1 % est obtenue sur
la mesure de l’intensité de fluorescence, et la précision pour les faibles doses est d’environ
25 % à 0,5 mGy, 3 % à 10 mGy et 1 % au-delà de 100 mGy.
Dans le cas du chronofluorimètre laser, les mesures sont extraordinairement meilleures.
Kastner et Barthe ont constaté que le déclin de la fluorescence excitée par des impulsions
laser de quelques microsecondes évolue considérablement avec la dose. Ce déclin peut
être décomposé en trois exponentielles. En fait, la seconde exponentielle est parfaitement
proportionnelle à la dose. Les résultats de ce type de lecteur sont excellents. Une prédose
de 2 μGy avec une précision de 10 % est obtenue. La précision est de 1 % pour une
mesure de 0,1 mGy et elle avoisine 0,5 % au-delà de 1 mGy.
Exploitation comme dosimètre individuel : réponse en fonction
de l’énergie
Les verres photoluminescents ont des composantes de numéro atomique assez élevé, ce
qui entraîne une hypersensibilité pour des énergies γ relativement faibles. Même les verres
de plus faible numéro atomique sont 3,6 fois plus sensibles à 50 keV qu’aux γ du
60 Co. Il
est possible d’améliorer cette hypersensibilité en tentant d’abaisser le Z moyen par incorporation de béryllium, et en recouvrant le verre par des écrans (Figure 4.15). Du fait de
Figure 4.14. Schéma de la photoluminescence (Bodineau, 1995).