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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
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Centre d’Electronique et de
Micro-optoélectronique de Montpellier
UNIVERSITE MONTPELLIER II
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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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
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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))
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Facteurs influençantle flux neutronique
Facteurs influençantFacteurs influençantle flux neutroniquele flux neutronique BB
oo LatitudeLatitude
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Facteurs influençantle flux neutronique
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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« Toxicité » des neutronsatmosphériques
«« ToxicitéToxicité » des neutrons» des neutronsatmosphériquesatmosphériques
~ 0.1 ~ 0.1 mSvmSv / trajet/ trajet
Risque d’EffetsRisque d’EffetsStochastiquesStochastiques
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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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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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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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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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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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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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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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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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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