Etude de détecteurs photostimulables Application à la...

Rapport de stage JANUS

Etude de détecteurs photostimulables Application à la dosimétrie passive

Jérémie RUNTZ

Effectué au groupe RaMsEs Radioprotection et Mesures Environnementales

(Juillet 2006)

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Remerciements

Ce travail a été réalisé au sein du groupe de Radioprotection et Mesures Environnementales (RaMsEs) de l’Institut de Recherches Subatomiques (IReS) de Strasbourg.

J’exprime mes remerciements distingués au Professeur Abdel Mjid NOURREDDINE, responsable scientifique du RaMsEs, pour m’avoir accueilli dans son groupe et m’avoir donné à plusieurs reprises de précieux conseils.

Je remercie tout particulièrement aussi Mathieu TROCMÉ, qui a assuré l’encadrement de

ce stage pour sa patience et sa grande sympathie. Mes remerciements s’adressent également à toute l’équipe du groupe RaMsEs (Par ordre alphabétique : Charlotte CORNUS, Olivier COURSON, Denis OSTER, Thierry FOEHRENBACHER, Safia KIHEL, Marie-Anne PLAGE, Marie-Antoinette SAETTEL, Eric SCHAEFFER, Addil SELLAM) pour leur accueil si sympathique et leur disponibilité permanente.

Je remercie enfin toutes les personnes qui, de près ou de loin, m’ont aidé à faire en sorte que ce stage se déroule dans les meilleures conditions.

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SOMMAIRE

1) INTRODUCTION......................................................................................................................7

2) DOSIMETRIE ET DOSIMETRES..........................................................................................9 2.1) DOSIMETRES ACTIFS.............................................................................................................9 2.2 DOSIMETRES PASSIFS ...........................................................................................................10 2.3 FILMS PHOTOSTIMULABLES ................................................................................................11

2.3.1 Sélection du détecteur ...................................................................................................11 2.3.2 Principe physique..........................................................................................................11

2.4 DESCRIPTION DU DETECTEUR ET DU SYSTEME DE LECTURE ..............................................12

2.4.1 Détecteur BaFBr:Eu2+

..................................................................................................12 2.4.2 Principe de lecture ........................................................................................................12 2.4.3 Système de lecture .........................................................................................................13 2.4.4 Système de mise à zéro ..................................................................................................14 2.4.5 Logiciel d’acquisition....................................................................................................14 2.4.6 Logiciel de traitement des motifs ..................................................................................15

3) COMPTE RENDU DES EXPERIENCES EFFECTUEES .................................................17 3.1) TESTS PRELIMINAIRES........................................................................................................17

3.1.1 Information concernant le calcul des densités sous BioRad .........................................17 a) Test Noir et Blanc ..........................................................................................................17 b) Résolution sous VixWin..................................................................................................18

3.1.2 Densité lue sous BioRad selon la position.....................................................................20 a) Maillage du photostimulable..........................................................................................20 b) Influence d’une relecture ...............................................................................................23 c) Rayonnement neutron ....................................................................................................27 d) Conclusion .....................................................................................................................28

3.2 DETECTION DES RAYONNEMENTS GAMMA..........................................................................29 3.2.1 essai avec une source de cobalt60 ................................................................................30 3.2.2 Source de cobalt 60 calibrée.........................................................................................31 3.3.3 Résultats ........................................................................................................................32

a) Loi de l’inverse du carré de la distance..........................................................................32 b) Densités lues sous BioRad .............................................................................................33

3.3 DETECTION DES NEUTRONS .................................................................................................35 3.3.1 Diffusion élastique.........................................................................................................35 3.3.2 Expérience.....................................................................................................................35

3.4) EFFET DE LA TEMPERATURE SUR LE FILM PHOTOSTIMULABLE........................................38

4) CONCLUSION ........................................................................................................................41

5) REFERENCES.........................................................................................................................43

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1) INTRODUCTION

Dans le cadre des stages JANUS, j’ai effectué un stage au sein de l’équipe RaMsEs (Radioprotection et Mesures EnvironnementaleS) de l’Institut de Recherches Subatomiques (IReS) de Strasbourg. Le groupe RaMsEs a été créé en 1996 sous le nom de Laboratoire d'Analyses et de Mesures (LAM) avant d'être rebaptisé en 2001. Son savoir-faire s'est très rapidement affirmé notamment dans l'analyse d'échantillons environnementaux. Constitué d'agents CNRS et de personnels enseignants à l’Université Louis Pasteur, le groupe RaMsEs développe ses activités autour de trois pôles : • La radioprotection et la dosimétrie : il est agréé pour procéder aux contrôles concernant la

protection des travailleurs contre les dangers des rayonnements ionisants, qualifié pour l'exécution de mesures de radioactivité dans l'environnement et les denrées destinées à la consommation dans la catégorie des émetteurs α, β et γ et habilité à la conduite d'expertises radiologiques sur des équipements de sources scellées ;

• Les analyses et expertises ; • La recherche et le développement. Le groupe s'investit particulièrement dans la

caractérisation et la mise en application de détecteurs visuels, détecteurs solides de traces nucléaires, détecteurs photostimulables, et dans le développement d'un dosimètre opérationnel, basé sur la technologie des pixels actifs (CMOS).

Les dosimètres en usage actuellement se répartissent en deux grandes catégories : ceux

qui produisent une mesure de dose intégrée (émulsions photographiques, détecteurs solides de traces nucléaires, détecteurs thermoluminescents, …), et ceux à mesure impulsionnelle (chambres à ionisation, diodes silicium, …). Le film photographique est certainement le dosimètre passif le plus connu. Il permet la mesure de l’exposition externe de plusieurs centaines de milliers de travailleurs en France. Mais une nouvelle génération de détecteur est aujourd’hui à l’étude ; les détecteurs photostimulables.

Mon stage a donc consisté à étudier ces nouveaux détecteurs, notamment leur fonction de

réponse à 2 rayonnements spécifiques (γ et neutrons). La première partie de ce rapport fait l’objet d’une brève présentation des diverses

méthodes de détection des rayonnements à base de semi-conducteurs, de détecteurs solides de traces nucléaires, et de luminophores (film photographique, détecteurs thermoluminescents et film photostimulable). L’accent sera mis principalement sur la technique basée sur des films photostimulables et plus particulièrement sur la description du système constitué d’un film Fuji™ et d’un lecteur DenOptix, système mis en œuvre dans le présent travail.

La deuxième partie quant à elle, traite des expériences réalisées en laboratoire. Dans un premier temps sont présentés quelques tests concernant la lecture du détecteur. Puis il est fait état de la caractérisation des détecteurs irradiés par rayonnements γ et neutrons. Enfin, l’effet de la température sur le film est étudié.

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2) DOSIMÉTRIE ET DOSIMÈTRES

La radioprotection a pour objectif de déterminer le risque potentiel des rayonnements ionisants de façon à s’en protéger efficacement. Les rayonnements ionisants sont tous les rayonnements dont l’énergie est suffisante pour arracher un électron aux atomes du milieu absorbant et les transformer en ions positifs.

La dosimétrie fait partie des outils de la radioprotection. La dose absorbée qui est le dépôt d’énergie par unité de masse d’un rayonnement dans un corps. Mais c'est de dose efficace dont il est surtout question en radioprotection, elle évalue l'exposition d'une personne individuelle aux rayonnements. Elle tient compte de la sensibilité des tissus affectés. L'unité de « dose efficace » est le sievert.

La dosimétrie est réalisée grâce à deux sortes de dosimètres : les dosimètres actifs et les dosimètres passifs. 2.1 Dosimètres actifs

Ce sont en fait des dosimètres électroniques qui exploitent l'ionisation ou l'excitation atomique lors de l'interaction des rayonnements incidents avec la matière. Ils fournissent une information en temps réel, non seulement en dose intégrée (dose cumulée), comme les stylos dosimètres, mais aussi en débit de dose (dose instantanée), paramètre très important à connaître en cas d’irradiation accidentelle. Exemple de dosimètres actifs

Dosimètres à gaz : Ces dosimètres sont historiquement les premiers dosimètres électroniques individuels. Ils utilisent un compteur proportionnel du type Geiger Muller. Dans une chambre remplie de gaz, un fil porté à haute tension récolte en les amplifiant les signaux électriques issus des électrons produits par l’ionisation du rayonnement ionisant dans le gaz (création de paries électrons-ions). Ces dosimètres peuvent simuler un tissu vivant de type « CPET » (Compteur Proportionnel Equivalent Tissu). Ils donnent directement l’équivalent de dose, et la dose absorbée, mais ils ne donnent pas d’indications sur la nature du rayonnement détecté (X, γ, β, neutrons …). Ils ont la taille d’une calculette et tendent à être remplacés par leurs successeurs les dosimètres à diodes.

Dosimètres électroniques à diode : Leurs caractéristiques, en particulier la sensibilité [définition], étant variables, il faut choisir le dosimètre en fonction des rayonnements que l’on veut mesurer. Les plus couramment utilisés pour la détection des rayonnements ionisants incorporent des détecteurs au silicium (Si) ou au germanium (Ge).

Détecteurs scintillateurs : Les scintillateurs sont des milieux dans lesquels une fraction non négligeable de l’énergie absorbée lors d’une interaction est transformée, par luminescence, en photons. Après conversion en un signal électrique et traitement par une électronique appropriée, on en déduit l’énergie déposée par le rayonnement incident. Les scintillateurs sont utilisés dans le domaine de l’imagerie médicale, de l’astrophysique et de la physique nucléaire.

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2.2 Dosimètres passifs

Initialement issus des techniques photographiques qui ont permis la découverte de la radioactivité par Becquerel en 1896, les dosimètres passifs sont les premiers à avoir été développés. On appelle « dosimètres passifs » des dosimètres n’ayant pas besoin de source externe d’énergie pour fonctionner. Ce sont des dosimètres intégrateurs, c’est-à-dire qu’ils ne donnent qu’une mesure d’une dose globale accumulée (ou dose « intégrée »). Ils ne permettent pas d’estimer les doses instantanées. Ils ont de plus en plus tendance à être remplacés par des dosimètres actifs, mais gardent une place importante dans la surveillance des travailleurs soumis à des rayonnements ionisants. Exemple de dosimètres passifs Détecteur Solide de Traces Nucléaires : Les particules chargées peuvent être détectées par l'observation de traces nucléaires, zone de dommages créée le long des trajectoires de ces particules dans le matériau détecteur. Toutefois, l’enregistrement du passage d’une particule chargée dans un solide n’est pas réalisé d’une façon systématique pour toutes particules et pour tous matériaux. Les Détecteurs Solides de Traces Nucléaires (DSTN) mémorisent le passage des particules chargées, lorsque leurs propriétés sont en corrélation avec les seuils de détection. Price et Walker ont montré en 1962 qu'une attaque chimique par un acide ou par une base s’effectue préférentiellement le long de la trajectoire des particules dans le détecteur. Ces traitements élargissent les traces jusqu’à atteindre 0,5 micron et les rendent ainsi observables au microscope. Tous les résultats (nombre de traces, diamètres, bruit de fond, …) d'un DSTN dépendent des conditions de traitement chimique ou électrochimique et du système de comptage.

Dosimètres luminescents : Les dosimètres luminescents ont comme principale propriété d’émettre une lumière visible après avoir absorbés de l'énergie. Ces substances luminescentes, que l'on appelle aussi phosphores, par analogie avec la terminologie anglo-saxonne, sont dites luminophores. Ils sont présents dans notre vie de tous les jours. Grâce à eux, nous pouvons voir la vie en couleur : éclairage fluorescent, écran de téléviseur ou d'ordinateur....

Dosimètres à films photographiques : Le film photographique est un système de détection à image latente, à base de bromure d'argent. Le passage d’un rayonnement ionisant permet de transformer les ions Ag+ dispersés dans la gélatine du film, en argent métallique. Les films les plus sensibles arrivent à mesurer une dose de 0,1 mSv, ce qui les rend utiles pour surveiller des doses cumulées mais non pour des doses instantanées.

Dosimètres thermoluminescents : Dans des matériaux à structures cristallines, l’énergie des rayonnements ionisants peut être absorbée pour créer des défauts dans cette structure. Lorsque l’on chauffe ces matériaux, l’agitation thermique détruit ces défauts et la structure cristalline se rétablit. Au cours de ces « réparations », il y a émission d’une lumière ; c’est le phénomène de thermoluminescence. La quantité de lumière émise est proportionnelle à la dose reçue. Ces dosimètres sont très répandus car on peut adapter le matériau thermoluminescent à la sensibilité requise pour l’utilisation prévue, ce qui rend leur utilisation assez souple. Ils sont utilisés aussi bien en dosimétrie individuelle que pour la surveillance de zones ou pour des études sur l’environnement.

D’autres exemples pourraient encore être cités mais mon étude porte sur les détecteurs à base de films photostimulables.

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2.3 Films photostimulables

2.3.1 Sélection du détecteur Les matériaux photostimulables doivent satisfaire à un certain nombre de critères, le

matériau doit : • contenir une fraction importante d’éléments ayant un numéro atomique élevé de façon à

garantir une absorption efficace des rayons X par une couche peu épaisse du produit, et permettre ainsi une bonne résolution spatiale ;

• présenter une séparation spectrale suffisante entre le rayonnement de stimulation et celui de la lumière émise, pour éviter toute interférence pouvant entraîner des erreurs de mesure ;

• posséder une luminescence de courte durée de vie afin de permettre la restitution de l’image en un minimum de temps ;

• être réutilisable après que toutes les informations résiduelles aient été extraites ou effacées optiquement.

Le matériau photostimulable qui répond le mieux aux critères de sélection cités auparavant est incontestablement un fluorohalogénure de baryum BaFX (X = Cl, Br, I) dopé à l’europium, en particulier le : BaFBr:Eu

2+.

Figure 2.1 : Face arrière du détecteur. Figure 2.2 : Face avant du détecteur (face sensible).

2.3.2 Principe physique

Lorsqu’un détecteur photostimulable (couramment appelé Imaging Plate ‘IP’) est exposé à un flux de particules, il retient l'énergie absorbée pour former une image latente, au lieu de la libérer immédiatement. Cette énergie peut être conservée quelques jours bien qu’une recombinaison progressive des électrons piégés se produise, provoquant une diminution de l’énergie stockée. Ce phénomène se nomme le « fading ». L'énergie emmagasinée peut être ensuite libérée en différé sous l'effet d’une stimulation optique (balayage laser dont la longueur d’onde est située dans la lumière rouge). Cette stimulation entraîne l’émission d’une luminescence visible caractéristique (longueur d’onde λ=390 nm) (cf. fig. 2.3 et 2.4). La luminescence est un phénomène commun à certains sels minéraux cristallins dits luminophores. Leur excitation par absorption d’énergie d’un rayonnement incident est suivie d’une émission lumineuse visible ou proche du visible (dans notre cas l’émission se rapproche du bleu-pourpre). Cette capacité est liée à la présence d’atomes activateurs situés au sein du réseau

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matriciel cristallin, atomes d’impuretés présents dans le cristal en faible proportion. Il s’agit de métaux lourds : Mn, Cu, Pb, Eu, Sr. Le détecteur photostimulable étudié est le fluoro-halogénure de baryum (BaFX: Eu

2+) dopé par une faible concentration d’ions europium divalent jouant le

rôle d’activateur. Il a été choisi en raison de sa forte luminescence

Figure 2.3 : Spectre de stimulation. Figure 2.4: Spectre de luminescence. 2.4 Description du détecteur et du système de lecture

2.4.1 Détecteur BaFBr:Eu2+

Initialement utilisés dans des secteurs aussi variés que le milieu médical pour l’imagerie et le milieu industriel pour les contrôles non destructifs (CND), ces détecteurs pourraient dans l’avenir remplacer les films conventionnels à base d’AgBr comme détecteur de rayons X.

Le présent travail est consacré à l’étude et à la caractérisation des films photostimulables BaFBr:Eu

2+ pour des nouvelles applications à la dosimétrie passive (détection de rayonnements

autres que X). Les détecteurs photostimulables mis en œuvre, sont constitués d’écrans souples de dimensions 31×41 mm2 et de 360 μm d’épaisseur. Ils sont composés de 4 couches distinctes (cf. fig. 2.5). La couche de protection en polyéthylène est colorée afin d’éviter la diffusion lumineuse. Le support en polyéthylène soutenant et protégeant la couche sensible, est noirci au carbone pour prévenir toute réflexion du laser de lecture sur la couche de protection dorsale.

en polyéthlène

noircie au carbone

Figure 2.5 : Schéma d’un détecteur photostimulable (vue en coupe).

2.4.2 Principe de lecture

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L’image latente stockée par le détecteur est transformée en une image numérique par l’unité de lecture. Un balayage point par point du détecteur est effectué par un faisceau laser He-Ne finement focalisé de longueur d’onde λ = 633 nm. La dimension du faisceau laser détermine la résolution du système. La luminescence stimulée par le laser, dont l’intensité est proportionnelle au nombre de rayonnements ionisants absorbés, est collectée par un miroir et un faisceau de fibres optiques. Un filtre sépare la lumière de stimulation (rouge) de celle de luminescence (bleu-pourpre) pour éviter toute interférence (cf. fig. 2.6). Le signal lumineux est converti en signal électrique puis amplifié grâce à un tube photomultiplicateur. Le signal est échantillonné et numérisé par un convertisseur analogique numérique. Lorsque la totalité du détecteur est balayée, l’image finale numérisée est affichée sur un moniteur.

Figure 2.6 : Principe de fonctionnement des détecteurs photostimulables.

2.4.3 Système de lecture

Le groupe RaMsEs est équipé d’un système de lecture de type DenOptix commercialisé

par la Société Dentsply. Ce système est couramment utilisé pour l’imagerie dentaire (rayons X). Il est équipé d’un tambour vertical (ou carrousel) permettant de fixer plusieurs détecteurs de différentes tailles (cf. fig. 2.7). La diode laser se déplace le long d’une fente verticale, le pas de la tête de lecture peut être sélectionné par le logiciel d’acquisition.

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Figure 2.7 : Système de détection et de lecture. 2.4.4 Système de mise à zéro Une durée d’une dizaine de minutes d’exposition à la lumière blanche est suffisante pour

effacer le signal résiduel après exposition à une source de rayonnements ionisants ainsi que celui du bruit de fond dû aux rayonnements ambiants. Tout le long de cette étude, nous avons utilisé un négatoscope REX de la Société Erlanger en Allemagne (cf. fig. 2.8)

Figure 2.8 : Effaceur de l’énergie résiduelle des films photostimulables.

2.4.5 Logiciel d’acquisition Pour l’acquisition du signal, nous avons utilisé le logiciel VixWin 2.3 livré avec le lecteur

DenOptix. Ce logiciel, fonctionnant sous environnement Windows, est conçu initialement pour l’imagerie et la radiographie X. Il contrôle la capture, l’affichage, le traitement et l’analyse ainsi que l’archivage d’images radiologiques provenant des systèmes d’imagerie numérique

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radiologique. Il peut gérer aussi d’autres types d’images, par exemple celles numérisées par un scanner optique ou provenant d’une caméra vidéo. Pour lancer la procédure de lecture des détecteurs, nous avons utilisé la fonction « scanner ». Une autre fenêtre permet de choisir la zone du carrousel à lire (cf. fig. 2.9). Une sélection de la zone utile permet de réduire le temps d’acquisition. Il est possible de modifier la résolution des images de sortie. Le doublement de la résolution de 300 dpi (dots per inch) à 600 dpi par exemple, permet d’améliorer la définition de l’image mais multiplie par 4 la taille du fichier image et par 2 le temps d’acquisition. Le choix de la résolution est discuté plus loin.

Figure 2.9 : Acquisition du signal. Figure 2.10 : Exemples d’irradiations effectuées avec une source ponctuelle.

2.4.6 Logiciel de traitement d’images Le logiciel utilisé, Quantity One, est commercialisé par la société BioRad. Ce logiciel, a

été développé pour la quantification et l’analyse d’une large gamme de données biologiques. Il est adopté par la plupart des systèmes d’acquisitions utilisés en biologie (densitomètres, imageurs phosphores et imageurs de fluorescence, …). Il comporte une variété d’outils de traitement de l’image numérique (sélection de volumes, de bandes, reconnaissance de forme, extraction de profils, soustraction du bruit de fond, traçage de courbe, …).

Après l’acquisition de l’image par le logiciel VixWin et son exportation en format TIF (Targged Image File), nous avons utilisé l’outil « volume » du logiciel Quantity One pour la quantification du signal obtenu par lecture des films photostimulables. Dans la fenêtre du « rapport d’analyse » il est possible de sélectionner les paramètres à visualiser ou à quantifier. L’information recherchée est la densité PSL (ou densité optique, cf. fig. 2.11). La densité PSL correspond à la somme des intensités des pixels dans la zone délimitée, normalisée par la surface de cette zone :

D = ΣI / S Où I : Intensité du pixel en PSL et S : surface sélectionnée en mm².

Avec une résolution de 600 dpi, la surface du pixel est de 0,0018 mm².

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Figure 2.11 : Recherche de la densité sous BioRad.

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3) COMPTE RENDU DES EXPÉRIENCES EFFECTUÉES 3.1 Tests préliminaires 3.1.1 Information concernant le calcul de la densité optique sous BioRad a) Test Noir et Blanc On a une image contenant une partie noire pure (0) et une partie blanche pure (255). On traite cette image sous BioRad on obtient les résultats suivants

• Image Test

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Gel name : blackNwhite (1D Scan)

Index Area mm²

Density INT/mm² # of pixels Color

1 0.124 0.0 1 blanc 2 0.995 1024.5 8 mixte 3 15.929 2048.9 128 Noir

Le 0 représente le blanc alors que le noir est représenté par 2048. BioRad inverse les conventions sur les couleurs. Le codage est effectué sur 11 bits (2048) au lieu du traditionnel 8 (28=256).

• En prenant une image issue d’une irradiation au cobalt 60 (2 γ de 1.2 et 1.3 MeV)

Gel name : COBALT1 (1D Scan)

Index Area mm2

Density INT/mm2 # of pixels Color

1 0.0018 142024.7 1 blanc 2 0.0018 50683.3 1 gris foncé3 0.0018 110835.1 1 gris clair

Ici au contraire de la première image, c’est le blanc qui a la plus grande densité optique. Ceci n’a pu trouver d’explication.

• Avec une autre image de cobalt 60

Gel name : COBALT2 (1D Scan) Area mm2


0.0018 142024.7 1 blanc

La densité optique du blanc des deux images est similaire

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• Image Test

On reprend l’image test du départ. On l’ouvre sous DenOptix pour l’enregistrer en format tif (8 bits) sans la traiter. Après le traitement sous BioRad on aperçoit un changement des densités. Gel name : TESTBLACKNW (1D Scan)

Index Area mm2


1 0.128 1999.2 1 blanc 2 0.128 0.0 1 noir

La taille des pixels ayant changée, la densité optique change également. Deux relations peuvent être déduites

La première est le passage d’une densité connue à une densité cherchée lorsque les deux aires d’un pixel sont connues (utile lorsque un changement de résolution a lieu sous VixWin).

d2 = (d1*Apixel1)/Apixel2

ex : Soit 1 l’image Test et 2 l’image de Cobalt, d2 = (1999.2*0.128)/ 0.0018 = 142024.7 La seconde est le codage d’une intensité sur 0 (noir) à 255 (blanc). Pour cela il suffit

de multiplier la densité lue sous BioRad (d) par l’aire du pixel I = Apixel*d

ex : Pour l’image de Cobalt, I = 50683.3*0,0018 = 91 INT (gris foncé) b) Résolution sous VixWin Deux résolutions nous sont proposées pour la lecture des IP : 300 dpi et 600 dpi. Pour voir si le choix de la résolution influe lors des calculs de densité sous BioRad, nous avons irradié nos détecteurs avec du césium137 selon le mode opératoire suivant :

Placer le détecteur à 9 mm de la source de césium 137 Laisser les détecteurs pendant 2 min pour avoir un équivalent de dose de 7,07 μSv Placer les détecteurs dans le système de lecture DenOptix Choisir la résolution voulue Traiter les motifs sous BioRad

Résultats : Pour 300 dpi

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Gel name : RESO300 (1D Scan)

Index Area mm2 # of pixels Density

INT/mm2

1 9,22 1285 30887.6

Pour 600 dpi Gel name : RESO600 (1D Scan)

Index Area mm2 # of pixels

Density INT/mm2

1 9,137 5089 108570.7

Pour une même dose, la densité avec une résolution de 600 dpi est 3.5 fois plus grande qu’avec une résolution de 300 dpi. On s’intéresse maintenant à l’intensité/mm² du blanc et du noir. Gel name : RESO300 (1D Scan)

Index Area mm2


1 0.0072 0.0 1 noir 1 0.0072 35506.2 1 blanc

Gel name : RESO600 (1D Scan)

Index Area mm2


2 0.0018 0.0 1 noir 2 0.0018 142024.7 1 blanc

L’intensité dépend de la résolution. Elle est toujours fonction de l’aire d’un unique pixel et le passage d’une intensité à l’autre s’effectue comme précédemment. Par conséquent, il est important de spécifier la résolution choisie avant toute interprétation. VixWin nous propose aussi 2 choix pour le nombre de bits : 8 bits et 16 bits. En suivant le même protocole qu’auparavant mais en gardant une résolution de 600 dpi et en ne changeant que le nombre de bits nous parvenons aux résultats suivants :

Area mm2

Density INT/mm2

Area mm2

Density INT/mm2 8 BITS

4.487 28643.2 16 BITS

4.487 29472.5 La densité optique est n’est donc pas en fonction du nombre de bits choisi sous BioRad.

3.1.2 Densité lue sous BioRad selon la position On cherche à déterminer si la densité dépend ou non de la position à laquelle est fait le

calcul sur l’image du détecteur. Pour cela nous avons exposé un détecteur à une source de cobalt 60 délivrant une dose de 0,46 mSv. Après acquisition de l’image sous VixWin, nous l’image est importé (format tif) dans le logiciel de traitement d’image BioRad. Le calcul des densités se fait avec une maille grâce à l’outil « volume array ». Nous comparons alors la densité de chaque maille pour voir si une différence quelconque apparaît. Le même détecteur est ensuite relu par le système DenOptix et nous regardons si cela influe sur la densité de chaque maille. Afin d’approfondir notre recherche, ces résultats sont comparés à ceux trouvés pour un autre rayonnement (neutron) de dose plus forte. La lecture des photostimulables a été faite avec une résolution de 600 dpi a) Maillage du photostimulable Le détecteur a été irradié avec une source de cobalt 60 délivrant un équivalent de dose égal 0.46 mSv. Le calcul des densités se fait à l’aide d’une maille 15*15.

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0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

1 11 21 31 41 51 61 71 81 91 101

111

121

131

141

151

161

171

181

191

201

211

221Numéro maille

INT/

mm

²

INT/mm²

Figure 3.1 : Densité en fonction du maillage.

La valeur moyenne de la densité optique est de 48123,7 ± 4612,4 INT/mm². La valeur la plus basse est 35689,9 INT/mm² et la valeur plus haute est 60025,6 INT/mm².

Figure 3.2 : Graphique 3D de la densité selon la ligne et la colonne.

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Le graphique de l’INT/mm² en fonction de la maille nous permet de repérer des pics d’intensité. Ces pics sont situés sur les mailles numéros 15, 30, 45, 60, 0…, 225. Ce qui correspond à toutes les mailles situées sur le bord gauche du photostimulable. De plus on observe que ces pics sont suivis de « creux » dont les numéros sont le 1, 16, 31…, 211. Encore une fois il s’agit du bord droit du détecteur. Le graphique 3D (cf. fig. 3.2) nous permet bien de voir les « effets de bords ».On remarque également une certaine périodicité des intensités le long des lignes (fig. 3.3).

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

N° ligne

INT/mm²

Ligne dont l'INT/mm² se rapproche de la valeur moyenne

Figure 3.3 : Moyenne des densités selon la ligne.

En calculant la moyenne sur chaque ligne on s’aperçoit également que la zone où le calcul de l’intensité est la plus précise (la plus proche de la moyenne) se trouve au milieu de l’IP.

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y = 745,5x + 42160

30000

35000

40000

45000

50000

55000

60000

0 2 4 6 8 10 12 14 16N° ligne

INT/mm² Int/mm²Linéaire (Int/mm²)

Figure 3.4 : Augmentation de l'intensité par rapport à la ligne. On observe une augmentation linéaire entre la première ligne et la dernière de 18 %. b) Influence d’une relecture Pour une meilleure comparaison nous avons maintenant divisé l’aire du détecteur en une maille 5*5.

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Nous effectuons une deuxième lecture sur l’IP irradié au cobalt :

1ère lecture

Moyenne 48410,4 Ecart-type 3642,7 Valeur min 43229,4 Valeur max 55371,0

Intensité en fonction du n° de maille

40000

42000

44000

46000

48000

50000

52000

54000

56000

58000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

N°

INT/

mm

²

INT/mm²

Figure 3.5 : Densité en fonction de la maille pour une première lecture.

24/43

2ème lecture

Moyenne 86145,0 Ecart-type 1460,0 Valeur min 83835,1 Valeur max 89140,5

Intensité en fonction du n° de maille

81000 82000 83000 84000 85000 86000 87000 88000 89000 90000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 N°

INT/mm²

INT/mm²

Figure 3.6 : Densité en fonction de la maille pour une deuxième lecture.

25/43

26/43

ors de la deuxième lecture on a une perte d’environs 40%. Malgré cela nous retrouvons la même tendance, la densité optique augmente avec le numéro de maille. .

1ère lecture

Ligne Colonne

Figure 3.7 : Moyenne des intensités selon la ligne et la colonne pour une première lecture. Augmentation entre la première et la dernière ligne : 17,1 % Augmentation entre l la première et la dernière colonne : 7,1 % 2ième lecture

L

30000

32000

34000

36000

38000

40000

42000

44000

46000

48000

50000

52000

54000

56000

0 1 2 3 4 5 6

80000

81000

82000

83000

84000

85000

86000

87000

88000

89000

90000

0 1 2 3 4 5 6 Figure 3.8 : Moyenne des intensités selon la ligne et la colonne pour une deuxième lecture. Augmentation entre la première et la dernière ligne : 3,7 % Augmentation entre l la première et la dernière colonne : 2,4 % On remarque que la relecture réduit les écarts d’intensités entre la première et la dernière ligne et la première et la dernière colonne.

c) Rayonnement neutron

te fois un détecteur a été exposé à une source d’241Am-Be émetteur de neutrons et délivrant une dose 75mSv.

es numéros de maille.

Figure 3.9 : Densité en fonction du n° de maille

Moyenne 38467,2Ecart-type 7351,8Valeur min 29022,6Valeur max 53314,2

fois un détecteur a été exposé à une source d’241Am-Be émetteur de neutrons et délivrant une dose 75mSv.

es numéros de maille.

Figure 3.9 : Densité en fonction du n° de maille

Moyenne 38467,2Ecart-type 7351,8Valeur min 29022,6Valeur max 53314,2

Cet

Encore une fois on retrouve des pics d’intensité placés aux mêm

Encore une fois on retrouve des pics d’intensité placés aux mêm

0

30000

40000

50000

60000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

N°

INT/mm²

20000

10000

27/43

28/43

ne

Colonne

Figure 3.10 : Moyenne des intensités selon la ligne et la colonne.

Augmentation entre la valeur la plus basse et la plus haute selon la ligne : 8,2 % Augmentation entre la valeur la plus basse et la plus haute selon la colonne : 32,7 % d) Conclusion

50000

Lig

20000

25000

30000

35000

45000

0 1 2 3 4 5 6

40000

Il apparaît ainsi que peu imaleur de l’intensité la plus précise possible il faut éviter les bords du photostimulable et se lacer au centre du détecteur.

porte la dose ou le rayonnement détecté pour avoir la vp

3.2 Détection des rayonnements gamma

3.1.1Variation de la dose en fonction de la distance et du temps La dose correspond la quantité d’énergie absorbée dE dans un volume dV divisé a dm de ce même volume :

D=dE/dm

Avec dE=Emoy*dN

e p r la masse

où Emoy = énergie moyenne de chaque particule et dN = Nombre de particules interagissant dans le volume dV La masse volumique ρ est donnée par ρ=dm/dV, d’où,

D = Emoy*dN / ρdV

N est donné par d dN=μNdx μ : différent selon chaque matériau et selon l’énergie de la particu

le

incidente vec =N/S

AФ la fluence des particules incidentes

Ф/dx=μФ D’où d

omme C DФ/dx=d(N/S)/dx=dN /(Sdx) =dN/dV dN/dV=μФ

Le produit μФ est donc égal au nombre de collisions par unité de volume

a fluence dépend de l’activité de la source

=N/S=((Ω/4π)*A*tirr)/S

L Ф avec Ω= S/d² Ω : l’angle solide

d : la distance source-détecteur S : la surface du détecteur

A : l’activité de la source en Bq tirr : temps d’irradiation

(A=Ao*exp(-t/τ)=Ao*exp(-(ln2*t)/T1/2)

Ф=(A*tirr)/4πd²

ar conséquent D=Emoy*(μ/ρ)*Ф=Emoy*(μ/ρ)*(A*tirr)/4πd²

P

moy : connu et différent selon la source /ρ : tabulé (fonction de l’énergoe du rayonnement émis et du matériau du détecteur) : cf. la source

d : définit par le protocole expérimentale

EμA

29/43

30/43

3.2.2 Essai avec une source de cobalt 60

n utilise une source cobalt 60 d’activité de 12.42 μCi ou 459540 Bq (1Ci = 37 milliards de

Bq)

Calcul de l’activité au jour d’aujourd’hui à l’aide de la loi de décroissance radioactive

Calcul de μ/ρ (en cm²/g) de BafBr

O

D’où A= 6479,02 Bq

:Eu2+

Rq : le cobalt émet 2γ 1173 keV (99%) et 1332 keV (99%)

rentes distances On calcule la dose pour différents temps avec une distance donnée

Pour le rayonnement de 1173 keV (99%)

On calcule la dose par seconde pour diffé

0

1E-10

2E-10

3E-10

5E-1

0

cm)

Déb

itv/

s)

Br 27,93 Ba 16,09 F 55,83 Eu 0,15

Br (cm²/g)

Ba (cm²/g)

F (cm²/g)

Eu(cm²/g) (cm²/g)

0,02394 1,841 0,3892279020,02423 0,02523 0,02586 0,02735 0,025305609

Elément Composition(%)

BaFBr:Eu

0,489 1,47

0,0294 0,02306 0,02472 0,02455 0,025759775

7E-10

6E-10

0S

4E-10

de

dose

(

10 20 30 40

distance (

ariation du débit de dose en fonction de la distance Figure 3.11 v

0

31/43

0,000001

0,000002

0,000004

0,000006

0 2000 4000 6000 8000 1

Temps (s)

Dos

e (S

v)

Figure 3.12 : Variation de la dose en fonction du tem expoc A rce est trop faible pour permettre une

bonn u v/h). e temps requis pour avoir une dose de 1 μSv est de 30 min à 2 cm ce qui n’est pas

envisageable (fig . 3.12). ’exposition du détecteur à une autre source a donc été choisie.

Dans ce cas nous avons utilisés 1 irradiateur pneumatique de type CEA-STEP (fig.

3.1Il est équipé d’une source de Co, non colimatée, de 3 mm de diamètre, gainée par de

l’acier inoxydable pour faire une bille de 7 mm de diamètre. La source est mise en place de façon automatique grâce à de l’air comprimé. Les portes échantillons sont situés à des distances allant de 40 cm à 120 cm par pas de 10 cm. La source émettant isotropiquement, il est possible d’installer plusieurs photostimulable en même temps. Un programme de calcul de décroissance permet de tenir compte de l’activité de la source à la date d’exposition (A = 6.197Gbq). Pour irradier les films nous avons suivis le protocole suivant :

Placer les détecteurs dans des enveloppes en aluminium (étanche à la lumière) Les fixer sur des supports en plexiglas sur une distance de 40 à 90 cm Les laisser pendant 2 min pour avoir un équivalent de dose allant de 0.091 à 0.458

mSv Effectuer la lecture des films avec le système DenOptix

0,000005

0,000003

0000

ps d’ sition à une distance de 2 m

près calcul on s’aperçoit que l’activité de cette soue manip lation (le débit de dose est de l’ordre du nS

L

L

3.2.3 Source de cobalt 60 calibrée

3). 60

Traiter les motifs sous BioRad

32/43

Figure 3.13 : Irradiateur au 60

Co.

) L

3.2.4 Résultats

a oi de l’inverse du carré de la distance

du carré de la distance à la source. a dose est D= 0,458 mSv à d=40 cm de la source. Pour une distance 2d (80 cm) Dose=D/d² oit Dose= 0,091mSv

carr o ue jusqu’à une distance de 30 cm v

Hp(mSv) pour 2

L’intensité du rayonnement décroît selon l’inverseLsOn définit k=d/40, on peut alors retrouver toutes les doses.

D(d’)=D(d)*1/(d’/d)²

On remarque que les doses exactes et celles calculées grâce à la loi de l’inverse du

é s nt très proches (à 0.3% près). Attention ceci n’est vrai q en irons.

min Distance (cm) k Dose/k² Différence (%) 0,458 40 1 0,45 0 0,293 50 1,25 0,29 0,12 0,204 60 1,5 0,20 0,48 0,149 70 1,75 0,15 -0,39 0,116 80 2 0,11 0,96 0,0911 90 2,25 0,09 0,75

33/43

b) Densités lues sous BioRad

1ère lecture 2ième lecture

Hp(mSv) pour 2 min density INT/mm² density INT/mm² % perdu à la relecture* 0,458 51098,05 84780,52 60,27 0,293 55799,43 98814,03 56,47 0,204 56799,61 108504,16 52,35 0,149 57355,82 115690,14 49,58 0,1156 60157,36 118703,85 50,68 0,091 60722,8

énergie progressive au cours du temps).

* une partie des pertes est également due au "fading" (fading= perte d’

140000

120000

y = -1100000 00250x + 129760

y = -24527x + 62348

Int/

Figure 3.14 : Densité en fonction de

la dose est forte plus le détecteur sera « irradié ». Le motif sera alors plus foncé t comme BioRad effectue ses calculs avec comme référence 0 pour le noir et 255 pour le lanc on aura une diminution de l’intensité lorsque la dose augmente.

our éviter cela, on fait le négatif de l’image sous BioRad

20000

40000

60000

80000

mm

²

00 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

Hp(mSv)

la dose.

On remarque que la densité décroit lorsque la dose s’intensifie. On peut expliquer cela par le faite que plus

eb P

34/43

igure 3.15 : Motif normal. Figure 3.16 : Motif en négatif.

F

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

INT

a pente est maintenant positive car les motifs ont été traités en négatif. On observe comme a dose.

1ère lecture 2ième lectureHp(mSv) pour 2 min density INT/mm² INT INT

0,458 92804 166,6 99,2 0,293 87079 156,3 76,8 0,204 85768 153,9 63,3 0,149 85143 152,8 46,7 0,116 83474 149,8 42,3 0,091 82976 148,9

H10 (mSv)

Figure 3.17 : Densité en fonction de la dose. Lauparavant que l’intensité croît linéairement par rapport à l

35/43

.3 Détection des neutrons3

3.3.1 Diffusion élastique

Dans une diffusion élastique, les neutrons incidents cèdent une partie de leur énergie cinétique aux noyaux des atomes du milieu en produisant un noyau de recul qui reste dans un état excité.

La relation entre les énergies du neutron incident En

et l’énergie cédée au noyau de recul E

r peut se déterminer à partir des lois de conservation de la quantité de mouvement et de

l'énergie. Si l'angle de diffusion du neutron dans le système du laboratoire est θn et celui du noyau de recul est θr, la relation entre E

n et E

r est la suivante :

m st la masse du neutron, m est l o u .

e énergie cin onnée du n incidr

varie s t en fonction gle de di θr. Pour un noyau d'hydrogène, (α = 1,

équatio = 0 (le noyau ul sort dan ême direction que le neutron incident), la valeur le de cette én omme il e éduit d pression, coïncide avec celle du neutron incident.

3.3.2 Expérience On veut voir la réponse du film photostimulable aux neutrons. Pour cela les films sont

placés dans un boîtier en plastique comme le montre le schéma suivant :

n e r a masse du n ya de recul

Pour un étique d neutro ent, l'énergie du noyau de recul Eeulemen de l'an ffusionn) et θ

r de rec s la m

maxima ergie, c n est d e l'ex

ètre neutronique photostimFigure 3.18 : Configuration du dosim ulable.

e d’hydrogène. Le

Le convertisseur riche en hydrogène permet la détection des neutrons par la création

e protons de reculs issus de la diffusion élastique des neutrons sur l’atomd

36/43

nvertisseur capte non seulement les protons de recul mais aussi s photons gamma et le bruit de fond du détecteur. Le film placé devant le convertisseur joue

soustraction du bruit de fond et des rayonnements gamma. n retrouve aussi deux plaques de plomb afin d’absorber les rayonnements gammas de faibles

énergie

dus aux protons de recul, c'est-à-dire les différences des densité optique (Io) par ces dos

détecteur placé derrière le colele rôle de film témoin et permet la O

s et deux plaques d’aluminium afin de stopper les bêta. Les signaux

imètres, sont calculés par la méthode différentielle :

Figure 3.19 et 3.20 : Dispositif pour l’exposition des dosimètres photostimulables aux

Par la suite on installe les dosimètres sur le dispositif expérimental la face sensible orientée vers la source et on place une source de 241Am-Be (activité 37 GBq) au centre du disque. Chaque dosimètre est placé à 21 cm de la source neutrons et une vitesse angulaire ω=1tr/min est choisie pour s’assurer que chaque dosimètre reçoive le même équivalent de dose. On expose chaque film à des équivalents de dose de 1 mSv à 120 mSv. Pour faire varier la dose on agit sur le temps. La courbe obtenue est la suivante :

neutrons rapides.

4500

510

21

40

46,87

50

75

100

3500

4000

3000

0

500

1000

1500

2000

2500

0 20 40 60 80 100 120

Dose (mSv)

INT/

mm

²

Figure 3.21 : Variation de la densité optique en fonction de la dose.

On observe une droite linéaire pour la réponse du dosimètre aux neutrons.

37/43

38/43

3.4 Effet de la température sur le film photostimulable On cherche à savoir si la température peut altérer la détection d’un rayonnement. Pour cela on suit le protocole suivant :

Préchauffer l’étuve Memmert pour des températures allant de la température ambiante à 80°c par pas de 10°C.

Une fois la température désirée atteinte, mettre en place le photostimulable à l’intérieur de l’étuve.

Laisser le film pendant 2 minutes le temps qu’il prenne la température de l’étuve Sortir le film et directement le placer sur les 3 premiers dépôts de la source de

carbone14 émettrice de β pendant un temps de 10 secondes Placer le détecteur dans une pochette aluminium étanche à la lumière Traiter et analyser les échantillons

Figure 3.22 : Étuve. Figure 3.23 : Source de Carbone14 (β). On obtient la courbe suivante

100000

105000

110000

1

39/43

15000

1

1

1

1

150000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

T (°C)

INT/

mm

²

Figure 3.24 : Densité optique en fonction de la température. On remarque que selon la température, l’intensité ne diffère pas beaucoup. On peut donc en conclure que la température entre 20 et 80°C n’altère pas la détection.

145000

140000

35000

30000

25000

20000

41/43

) CONCLUSION4

L’exposition des films photostimulables aux rayonnements γ de référence de 1173,3 et 1332,5 keV à des distances variables de 40 à 90 cm, durant des temps d’exposition de 2 mn et avec des équivalent de dose allant de 0.091 à 0.458 mSv à montré que la fonction de réponse des films BaFBr:Eu

2+ suit une loi linéaire. Une autre étude [1] montre que le seuil de détection

du détecteur est de 1,5 μSv. Ce très faible seuil prouve la grande sensibilité des films photostimulables (10 fois plus sensible que les films thermoluminescents LiF et 130 fois plus sensible que les films photographiques Agfa type PSI), d’où l’intérêt de les introduire en dosimétrie environnementale et personnelle. De plus l’étude de la réponse du dosimètre neutronique à base des films photostimulables BaFBr:Eu

2 confirme la linéarité de la fonction de réponse en équivalent de dose aux neutrons

(pour des doses de 20 mSv à 100 mSv, au delà on observe une perte de la linéarité). D’autres part ce nouveau détecteur n’est pas altérer pour des températures allant jusqu'à 80°C, même si un nouveau protocole pourrait être défini pour atteindre des températures bien supérieurs et plus basses et pour éviter toutes pertes de chaleur jusqu'à l’irradiation. Ainsi il apparaît que ces dosimètres pourraient très bien être introduis dans le domaine de la dosimétrie passive, au même titre que les films photographiques, DSTN (Détecteurs Solides de Traces Nucléaires) et TLD (Détecteurs thermoluminescents). Pour conclure, ce stage m’a permis de découvrir et de comprendre comment s’effectue la détection de rayonnements par des films, notamment la détection de rayonnements avec le film photostimulable. J’ai ainsi pu approfondir mes connaissances en physique et instrumentation nucléaires, et mes connaissances en informatique en manipulant des logiciels. Ce stage a donc été très enrichissant pour moi aussi bien sur le plan personnel que sur le plan académique.

43/43

) RÉFÉRENCES5

].D. Mouhssine, « Etude d’une nouvelle génération de dosimètre basée sur les détecteurs hotostimulables type BaFBr(Eu) : caractérisation et application à la dosimétrie nvironnementale et personnelle, thèse (2004).

].D. Mouhssine, A. Nourreddine, A. Nachab, A. Pape, « Nouveau système dosimétrique hotostimulable », Phys. Chem. News (2004).

].D. Mouhssine, A. Nourreddine, C. Heilmann, F. Fernandez, A. Pape, « Caractérisation des étecteurs photostimulables pour l’enregistrement des rayonnements ionisants : application à dosimétrie passive ».

].D. Mouhssine, A. Nourreddine, A. Nachab, A. Pape, F. Fernandez, « a new environmental osimeter with imaging plates for the fast neutron monitoring” Nuclear Intrusments and ethods in Physics Research (2004).

].D. Mouhssine, A. Nourreddine, A. Nachab, A. Pape, F. Fernandez, C. Domingo, H. uller, K. Amgarou, D. Raiser, « Calibration factor for estimating personal dose equivalent

with imaging plates » Radiation Measurements (2004). [6].http://nucleardata.nuclear.lu.se/nucleardata/toi/radSearch.asp

[1pe [2p [3dla [4dM [5M

“Table of Radioactive Isotopes ”. [7].http://www.physics.nist.gov/PhysRefData/XrayMassCoef/cover.html “Tables of X-Ray Mass Attenuation Coefficients and Mass Energy-Absorption Coefficients”.

Rapport de stage JANUSJérémie RUNTZ

CNRS - ULPIPHC/DRS/RAMSES 1 / 21

Rapport de stage JANUS

Jérémie RUNTZ

Etude de détecteurs photostimulables Application à la dosimétrie passive

Superviseur: Abdel-Mjid

Nourreddine



Plan

1. Introduction

Présentation des films photostimulablesPrincipeSystème de lecture et logiciels

2. Expériences

Densité

sous BioRadPosition pour le calculDétection des rayonnements γDétection des neutronsEffet de la température



Dosimètres actifs : à mesure impulsionnelle (chambres à ionisation, diodes silicium,…).

Dosimètres passifs : produisant une mesure de dose intégrée(émulsions photographiques, détecteurs solides de traces nucléaires, détecteurs thermoluminescents, …).

=>Les détecteurs photostimulables ou IP

Dosimètres



Principe de lecture



Système d’acquisition et d’effacement



Logiciel d’acquisition et de traitement



Gel name : TESTBLACKNW (1D Scan)Inde

x

Areamm2

DensityINT/mm2

# of

pixels Color

1 0.128 1999.2 1 blanc2 0.128 0.0 1 noir

Gel name

: COBALT2 (1D Scan)Areamm2

DensityINT/mm2 # of

pixels Color

0.0018 142024.7 1 blanc

d2 = (d1*Apixel1)/Apixel2 I = Apixel*d

Densité

sous BioRad



Pour 300 dpi Césium 137 dose=7.07μSv 300 dpi

Index Areamm2 # of

pixels DensityINT/mm2

1 9,22 1285 30887.6

Césium 137 dose=7.07μSv 600 dpi

Index Areamm2 # of

pixels DensityINT/mm2

1 9,137 5089 108570.7

Pour 600 dpi

8 BITSAreamm2

DensityINT/mm2

16 BI

TS

Areamm2

DensityINT/mm2

4.487 28643.2 4.487 29472.5

Résolution et nombre de bits sous VixWin



0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

1 24 47 70 93 116

139

162

185

208

Numéro maille

INT/

mm

²

INT/mm²

Maille



0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15N° ligne

INT/

mm

²

Ligne dont l'INT/mm² se rapproche de la valeur moyenne

Graphique 3D



1ère lecture

30000

32000

34000

36000

38000

40000

42000

44000

46000

48000

50000

52000

54000

56000

0 1 2 3 4 5 6

Augmentation (en%) entre la première et la dernière ligne : 17,1

Augmentation (en%) entre la première et la dernière colonne : 7,1

2ième lecture

80000

81000

82000

83000

84000

85000

86000

87000

88000

89000

90000

0 1 2 3 4 5 6

Augmentation (en%) entre la première et la dernière ligne : 3,7

Augmentation (en%) entre la première et la dernière colonne : 2,4

Augmentation en fonction de la ligne ou colonne



Détection des rayonnements gamma

dose de 0.091 à

0.458 mSv

distance de 40 à

90 cm



% perdu à

la relecture60,2756,4752,3549,5850,68

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

H10 (mSv)

INT

Fonction de réponse du dosimètre gamma

0

50

100

150

200

250

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5Hp(mSv)

Int

Courbe pour la détection gamma



Convertisseur : détection des neutrons par la création de protons de reculs Plomb : absorbe les rayonnements gammas de faibles énergies Aluminium : stoppe les bêtas.

Détection des neutrons



source de 241Am-Be

équivalents de dose de 1 mSv à

120 mSv

Dispositif pour la détection des neutrons



510

21

40

46,87

50

75

100

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0 20 40 60 80 100 120

Dose (mSv)

INT/

mm

²

Courbe pour la détection neutron



températures allant de la température ambiante à

80°c par pas de 10°C.

Étuve et source β



Courbe de l‘intensité

en fonction de la température

100000

105000

110000

115000

120000

125000

130000

135000

140000

145000

150000

0 20 40 60 80 100

T (°C)

INT/

mm

²



Conclusion

•

La fonction de réponse des films BaFBr:Eu2+ aux rayonnements γ

du cobalt60 suit une loi linéaire.

•

La réponse du dosimètre neutronique à

base des films photostimulables BaFBr:Eu2 confirme la linéarité

de la fonction de réponse en équivalent de dose aux neutrons (pour des doses de 20 mSv à

100 mSv).

•

Des températures allant jusqu'à

80°C n’altère pas la détection du détecteur.



[1].D. Mouhssine, «

Etude d’une nouvelle génération de dosimètre basée sur les détecteurs photostimulables type BaFBr(Eu)

: caractérisation et application à

la dosimétrie environnementale et personnelle, thèse (2004).[2].D. Mouhssine, A. Nourreddine, A. Nachab, A. Pape, «

Nouveau système dosimétrique photostimulable

», Phys. Chem. News (2004).[3].D. Mouhssine, A. Nourreddine, C. Heilmann, F. Fernandez, A. Pape, «

Caractérisation des détecteurs photostimulables pour l’enregistrement des rayonnements ionisants

: application à

la dosimétrie passive

».[4].D. Mouhssine, A. Nourreddine, A. Nachab, A. Pape, F. Fernandez, «

a new environmental dosimeter with imaging plates for the fast neutron

monitoring”

Nuclear Intrusments

and Methods in Physics Research (2004).[5].D. Mouhssine, A. Nourreddine, A. Nachab, A. Pape, F. Fernandez, C. Domingo, H. Muller, K. Amgarou, D. Raiser, «

Calibration factor for estimating personal dose equivalent with imaging plates

»

Radiation Measurements (2004).

Références



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