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Centre d’Electronique et de

Micro-optoélectronique de Montpellier

UNIVERSITE MONTPELLIER II

CEM2

ETUDE DE MATERIAUX OSL A DES FINS DE DOSIMETRIE NEUTRONSETUDE DE MATERIAUX OSL A DES ETUDE DE MATERIAUX OSL A DES FINS DE DOSIMETRIE NEUTRONSFINS DE DOSIMETRIE NEUTRONS

Équipe Électronique et RayonnementÉquipe Électronique et RayonnementÉquipe Électronique et Rayonnement

Cyril VOYANTCyril VOYANT

DEA DEA Rayonnements et Imagerie en MédecineRayonnements et Imagerie en Médecine

2




CEM2

PLANPLANPLAN

oo Descriptif des environnements étudiésDescriptif des environnements étudiés Environnement atmosphériqueEnvironnement atmosphérique AccélérateurAccélérateur

oo Descriptif du mode Descriptif du mode dosimétriquedosimétrique utiliséutilisé RadioRadio--luminescence stimulée optiquement (luminescence stimulée optiquement (OSLOSL)) Dopage en BoreDopage en Bore ConditionnementConditionnement Transposition à la dose déposée dans les tissusTransposition à la dose déposée dans les tissus

oo Confection du dosimètreConfection du dosimètre Banc de lectureBanc de lecture Choix du dosimètreChoix du dosimètre Comparaison des dosimètres créésComparaison des dosimètres créés

oo Étude du faisceau IRRADÉtude du faisceau IRRAD--22 Caractéristique de la sourceCaractéristique de la source Comparaison et interprétation des résultatsComparaison et interprétation des résultats

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CEM2

Environnement atmosphériqueEnvironnement atmosphériqueEnvironnement atmosphérique

Flux radiatifFlux radiatifp, p, αααααααα, e, e-- et ions et ions

lourdslourds

Interaction sur les atomes Interaction sur les atomes

présents dans l’atmosphèreprésents dans l’atmosphère

C, H, N et OC, H, N et O

Flux Flux n, p, en, p, e--, , µ µ µ µ µ µ µ µ et et ππππππππ

4




CEM2

Facteurs influençantle flux neutronique

Facteurs influençantFacteurs influençantle flux neutroniquele flux neutronique AA

oo AltitudeAltitude

0,7 1,4 2,1 2,8 3,8 4,8 6,1 7,6 9,6 12,3 17 30

10- 5

10- 4

10- 3

10- 2

10- 1

1

101

neutrons

protons

électrons

muons

pions chargés

latitude : 54°

Altitude (km)Altitude (km)

A

V

I

O

N

I

Q

U

E

Flu

x t

ota

l (c

mF

lux

to

tal

(cm

-- 22.s.s

-- 11))

5




CEM2


Facteurs influençantFacteurs influençantle flux neutroniquele flux neutronique BB

oo LatitudeLatitude

6




CEM2


Facteurs influençantFacteurs influençantle flux neutroniquele flux neutronique CC

oo ActivitéActivitéSolaireSolaire

AnnéeAnnée

Nbr

e N

bre

de p

a rti

c ule

s sp

atia

les

de p

a rti

c ule

s sp

atia

les

Nbre

Nbre de taches solaires

de taches solaires

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CEM2

« Toxicité » des neutronsatmosphériques

«« ToxicitéToxicité » des neutrons» des neutronsatmosphériquesatmosphériques

~ 0.1 ~ 0.1 mSvmSv / trajet/ trajet

Risque d’EffetsRisque d’EffetsStochastiquesStochastiques

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CEM2

Caractéristiques des accélérateurs étudiés

Caractéristiques des accélérateurs Caractéristiques des accélérateurs étudiésétudiés

oo Accélérateur à but thérapeutique : cyclotron de Nice, Orsay et Accélérateur à but thérapeutique : cyclotron de Nice, Orsay et OrléansOrléans

Géométrie du faisceauGéométrie du faisceau OptimisationOptimisationde la dose à la tumeurde la dose à la tumeur

Dosimétrie Dosimétrie Prévention d’éventuels Prévention d’éventuels risques liés à une trop forte expositionrisques liés à une trop forte exposition

oo Accélérateur à but de recherche : CERN, CEA.DAM, ESRF, Accélérateur à but de recherche : CERN, CEA.DAM, ESRF, etcetc……

Géométrie du faisceauGéométrie du faisceau OptimisationOptimisationdes différents processus d’interactions souhaitésdes différents processus d’interactions souhaités

Dosimétrie Dosimétrie Radioprotection desRadioprotection deschercheurs et des collectivités localeschercheurs et des collectivités locales

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CEM2

Phénoménologie de l’OSLPhénoménologie de l’OSLPhénoménologie de l’OSL

StimulationStimulation

Particule indirectement ionisante Particule indirectement ionisante «« transformtransformééee »» en une ou plusieursen une ou plusieursparticules directement ionisantesparticules directement ionisantes

n n

Si réaction sur le 10B alors on a un α et un noyau

de Lithium

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CEM2

Intérêt du dopage en boreIntérêt du dopage en boreIntérêt du dopage en bore

Réaction souhaitéeRéaction souhaitée

<E<Enn> ~ 10> ~ 10--22eVeV

Interaction Interaction ddééppôôt dt d’é’énergie de 2.3 nergie de 2.3 MeVMeVsur 12 sur 12 µµµµµµµµm m

gain de 60 dgain de 60 déécibelscibels

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CEM2

Conditionnement des dosimètresConditionnement des dosimètresConditionnement des dosimètres

2. cos ( / 2)./ 2

labo

in itia l C M C Mlabo labo

recul in itia l

C M

E dE E

d

θ

Ω

Ω≈ ≈

Ω

∫∫∫∫

oo MMprotonproton~~MMneutronneutron

oo isotropieisotropie

Dépôt de dose par Dépôt de dose par proton de recul issu proton de recul issu de chocs élastiquesde chocs élastiques

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CEM2

Transposition de la dose dans le dosimètre à la dose dans les tissusTransposition de la dose Transposition de la dose dansdans le le

dosimètredosimètre à la dose à la dose dans dans les les tissustissus

· 3

:

: :

.. . . . . .

. .

tissustissus

tissus enSrS B

SrS B liant SrS B liant

x d NdD E dE t S

m dE dt dS

µρ

ρ+ +

=

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CEM2

Processus de lectureProcessus de lectureProcessus de lecture

ProjecteurProjecteur1000w1000w

Filtre IR +Filtre IR +Verre dépoliVerre dépoli

Diaphragme Diaphragme porte dosimètreporte dosimètre

Filtre 0.4Filtre 0.4 µµmm

CCDCCD

Lentille Lentille convergenteconvergente

Caisson d’étanchéitéCaisson d’étanchéité ventiléventilé

Acquisition Acquisition

++

Traitement des donnéesTraitement des données

(soft en pascal)(soft en pascal)

++

Filtrage par convolutionFiltrage par convolution

de de kernelkernel

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CEM2

Choix du dosimètreChoix du dosimètreChoix du dosimètre

SrSSrS:Ce,:Ce,SmSm,B,B

quelques quelques ppmppm

1.5%1.5%

+ Polyéthylène (ou + Polyéthylène (ou bolusbolus))

30%30% 70%70%

Dosimètre Dosimètre

Protocole Protocole de fabricationde fabrication

oo Frittage du BFrittage du B22OO33

oo Mixage, tamisage et dilution du liantMixage, tamisage et dilution du liantoo Moule aux parois antiMoule aux parois anti--adhérentes adhérentes oo Chauffage sous pression du mélange Chauffage sous pression du mélange

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CEM2

Comparaison des dosimètresComparaison des dosimètresComparaison des dosimètres

oo Étude TLÉtude TL Influence du recuit, de la nature Influence du recuit, de la nature et de la concentration du dopageet de la concentration du dopage

2 22 2 2 21

td.Dev.= = ( )n

n

I I S I I I IN

σ σ= − ⇒ − = −∑2

2( )

2.0f( ) . où est l'écart type

x

x f e σ σ−

=

Après une irradiation de gradient nulAprès une irradiation de gradient nul

Fit des histogrammesFit des histogrammes

Étude des variancesÉtude des variances

oo Tests d’homogénéitéTests d’homogénéité

Fonction Dispersion PonctuelleFonction Dispersion Ponctuelle

cachéecachée

librelibre

Distance des xDistance des x

Inte

nsi

té d

u p

ixel

Inte

nsi

té d

u p

ixel

oo Tests de résolutionTests de résolution

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CEM2

Étude du faisceau IRRAD-2Étude du faisceau IRRADÉtude du faisceau IRRAD--22

Nature du faisceau :Nature du faisceau :

oo FluxFlux

oo QualitéQualité Neutrons propresNeutrons propres

101099n/s/cmn/s/cm22

oo SpectreSpectre Continu cibléContinu ciblésur 0.1 sur 0.1 MeV MeV

oo DoseDose 5 5 GyGy

oo DSPDSP 85 cm85 cm

oo Position Position de la ciblede la cible

Décalé de Décalé de l’axe protoniquel’axe protonique

Mode de validation Mode de validation de bons dosimètres :de bons dosimètres :

oo Étalonnage aux Étalonnage aux γγ de 1 de 1 MeVMeV

oo Étude de la perte de signal Étude de la perte de signal (fading)(fading)

oo Élaboration de coefficients qui Élaboration de coefficients qui rendent compte de la sensibilité rendent compte de la sensibilité

relative de nos matériauxrelative de nos matériaux

Optimisation de laOptimisation de ladosimétrie des neutronsdosimétrie des neutrons

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CEM2

CONCLUSIONCONCLUSIONCONCLUSION

Nos dosimètres sont sensibles aux neutrons Nos dosimètres sont sensibles aux neutrons de 1 de 1 MeVMeV

Nécessité de validation pour les autres énergiesNécessité de validation pour les autres énergiesDO

SIM

ET

RIE

DO

SIM

ET

RIE

CA

RT

OG

RA

PH

IEC

AR

TO

GR

AP

HIE

Possibilité d’effectuer des profils Possibilité d’effectuer des profils dosimétriquesdosimétriques

Travaux sur le bruit, la résolution, Travaux sur le bruit, la résolution, le traitement numérique etle traitement numérique et

la miniaturisation de l’appareillagela miniaturisation de l’appareillage

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