RAMADAN KARIM

Détecteurs de Dosimètre Thermoluminescence de TLD ROYAUME DU MAROC UNIVERSITE MOHAMMED V FACULTE DES SCIENCES DE RABAT DEPARTEMENT DE PHYSIQUE Détecteurs de Dosimètre Thermoluminescence de TLD Centre National de l’Energie Des Sciences et des Techniques Nucléaire Présenté par : Mr . Farah Mohamed Guedi Encadrer par : Pr. F.Bentaybe Pr. O.El Bounagui Dr: Najim.Tahiri Vendredi 07 2015

Plan : I. Introduction IV. Lecture et l’exploitation des dosimètres II. Principe fondamental des dosimètres TLD (Thermoluminescence) III. Phénomène de thermoluminescence IV. Lecture et l’exploitation des dosimètres V. CONCLUSION

Dosimètre Thermoluminescence TLD

Introduction Les rayonnements produisent l’ionisation quelque sois leurs natures ( Artificiel ou des rayonnement cosmique Naturelle), l’être humain exposé présentera différents types d’effets comme conséquences à cette exposition.   Quel que soit le type d'application, il est souvent nécessaire voire impératif de mesurer l'énergie déposée par unité de masse lors de l'interaction des rayonnements ionisants avec le milieu. C’est là que la dosimétrie prend son sens, car c’est grâce à elle que l’on peut mesurer, estimer et échelonner la nocivité de ces rayonnements. En définitive, La radioprotection regroupe l’ensemble des moyens techniques et réglementaires destinés à protéger les individus contre les rayonnements ionisants.

II. Principe fondamental des dosimètres TLD (Thermoluminescence) Avec une lecteurs des dosimètre TLD Déterminer à partir de cette information stocké la dose reçue par le dosimètre et il es proportionnelle à la dose reçue par les travailleurs . Information stockée (lumière) Rayonnement Ionisante Dosimètre De manière très simplifiée, on peut dire que la thermoluminescence est la propriété qu’ont certains matériaux de libérer, lorsqu'ils sont chauffés, une quantité de lumière qui est proportionnelle à la dose de rayonnements ionisants à laquelle ils ont été soumis. Parmi les produits possédant cette propriété, les plus utilisées sont le Fluorure de Lithium (LiF) ‘dopé’ avec du Magnésium (Mg) et du Titane (Ti ) comme impuretés

III. Phénomène de thermoluminescence

Dans le principe de thermoluminescence, l'énergie provoquant le passage des électrons de la bande de valence à la bande de conduction est due  à l'irradiation des rayons β ou γ ainsi qu'aux rayons cosmiques. Le électrons déplacés vers la bande de valence devient libres et ont la tendance de retomber vers la bande de valence. L’introduction d’impureté dans le cristal permet de créer des niveaux d’énergie intermédiaires dans la bande interdite, qui va provoquer la capture de ces électrons déplacés, dans des pièges à électrons. Sous l ’effet de la chaleur (Mesure) les électrons peuvent être relâchés de leurs pièges, en retombant dans la bande de valence, par conséquent, une quantité de lumière est requise (captée par le photomultiplicateur)

IV. Lecture & exploitation des dosimètres

La lecture des dosimètres thermo luminescents nécessite bien entendu un lecteur particulier qui doit comporter : Un élément chauffant permettant le chauffage de l’échantillon dont la température variera dans le temps suivant une loi linéaire. Un système de mesure de la lumière émise constitué d’un photomultiplicateur. Un système de traitement et de présentation de l’information.

Quelque exemple pour leur forme des pastilles Les pastilles GR 200 A Les pastilles GR 200A sont les substances les plus utilisées, constituées du Fluorure de Lithium (LIF) ‘dopé’ avec du Magnésium(Mg) et du Titane (Ti) comme impuretés. le choix de LiF comme matériel thermo-luminescent , en raison de son numéro atomique effectif (Zeff,LiF=8.14) proche de celui de tissu(Zeff,tissu= 7.42) pour les faisceaux de hautes énergies. Quelque exemple pour leur forme des pastilles

Le dosimètre TL Le dosimètre est formé d’une plaque intérieure (Hodler), et d’un porte-plaque constitué d’un filtre en cuivre (Support). Deux cristaux thermo-luminescents au fluorure de lithium (permet de mesurer l’équivalant de dose individuelle 𝐻𝑝(10)), sont montés sur la plaque à intérieure du support. Lorsque le rayonnement frappe le cristal thermo-luminescent, il déplace certains des électrons. Ces électrons demeurent dans le cristal, lequel sera ensuite interprété par le lecteur FIMEL du service de dosimétrie. Cette lecture indique la dose absorbée que le dosimètre TLD a porté.

Lecture d’un dosimètre La lecture d’un dosimètre consiste à la mesure de l’intensité lumineuse émise pendant le chauffage de ce dernier. L’intensité de lumière captée par un photomultiplicateur (PM) est représentée en fonction de la température : Courbe de thermoluminescence

Pour calculer la dose reçue par la dosimétrie individuelle. On utilise par la relation suivante : ( Comptage Bruit de fond )* ECC D: RCF Avec Comptage : La lecture brute ( l’intégrale de la courbe de TL) Bruite de fond : La lecture avant l’affection du dosimètre ( en coups) ECC : Le facteur d’étalonnage du dosimètre ( sans unité ) RCF : Le facteur d’étalonnage du lecture ( coups/ mSv )

Raccordement d’un système de dosimétrie TLD Le raccordement du lecteur de dosimétrie est une étape primordiale dans le processus de l’exploitation dosimétrique, c’est le raccordement via le laboratoire d’étalonnage gamma, sert en première temps de remonter à l’unité en mSv, en déterminant le facteur d’étalonnage de dosimètres ECC et le coefficient de raccordement du lecteur RCF . Pour préparer les dosimètres il faut vider les pastilles on les fait passer dans le four programmable (recuit), le recuit prends 10 min de chauffage jusqu’au 250° de température.

Détermination des facteurs ECC Irradiation d’un lot de 100 dosimètres, à la même dose et dans les mêmes conditions: Détermination des facteurs ECC Xi: la lecture individuel de chaque dosimètre <X>: la valeur moyenne de lot de dosimètre ECC: Moy<x> / xi Moyenne <X>: Somme de Lecture Nette Choix des dosimètres d’étalonnage (10 dosimètres) : Détermination des facteurs RCF Nombre Total de dosimètre Irradie Préparer un lot de dosimètres de 100 selon les conditions préalables, Lire chaque pastille et noter sa lecture comme un bruit de fond (BF) Irradier tous les dosimètres à la valeur HP(10) = 1 mSv avec boitier à l’air libre lire ces dosimètres et noter ses lectures LB (lecture brute) Calculer la lecture individuelle de chaque dosimètre Xi= LB - BF Ensuite, On Calcule la moyenne de lectures de tous les dosimètres. Cette valeur moyenne sera notée <x> ; Vérification

Moyenne des lectures Lecture nette xi ECC (Moy/ xi) Code dosimètre Bruit de fond Lecture brute Lecture nette xi ECC (Moy/ xi) 260P1 5,84824*10^2 1,70596*10^5 1,70011*10^5 ( 2,242835*)/(1,70011)= 1,32 260P2 6,43184*10^2 1,85132*10^5 1,84488*10^5 1,22 262P1 3,44204*10^2 2,250901*10^5 2,24745*10^5 1,00 262P2 4,64196*10^2 2,964024*10^5 2,95938*10^5 0,76 406P1 2,51556*10^2 2,159228*10^2 2,15671*10^5 1,04 406P2 2,96568*10^2 2,813971*10^5 2,81100*10^5 0,80 437P1 1,03680*10^2 1,680202*10^5 1,67916*10^5 1,34 437P2 2,30032*10^2 2,574519*10^5 2,57221*10^5 0,87 463P1 1,19588*10^2 2,288073*10^5 2,28687*10^5 0,98 463P2 1,95744*10^2 2,172491*10^5 2,17053*10^5 1,03 Moyenne des lectures 2,242835*10^5 Choix des dosimètres d’étalonnage Cette étapes consiste au choix de 10 dosimètres qui ont la meilleure réponse, autrement, les dosimètres qui ont une réponse la plus proche à la moyenne (loi normale) Pour choisir ces dosimètres il suffit de résonner sur le ECC et vérifier les dosimètres qui ont une réponse comprise entre un intervalle de

Détermination du facteur d'étalonnage du lecteur TLD (RCF ) Pour R’= 5 % 0,95 ≤ECC≤1,05 = 4 Pour R’=2% 0.98≤ECC≤1,02 = 2 Pour R’=1,5% 0.98 ≤ECC≤1.01 = 2 Les dosimètres qui vérifient cette relation sont les dosimètres d’étalonnage Mode opératoire Détermination du facteur d'étalonnage du lecteur TLD (RCF ) Lire les dosimètres d’étalonnage du lecteur et noter ses lectures comme bruit de fond (BF). Irradier ces dosimètres à une dose de 3 mSv Lire ces dosimètres et noter ses lectures comme Lecture Brute (LB) . Xi: LB-BF

Calcul Moyenne des lectures Lecture nette xi Code dosimètre Le facteur d’étalonnage du lecteur est défini par: Moy lecture RCF ( coups/mSv) : Dose irradiation Code dosimètre Bruit de fond Lecture brute Lecture nette xi 406P1 3,715176*10^3 6,149935*10^5 6,11278*10^5 463P1 4,021476*10^3 6,569545*10^5 6,52933*10^5 463P2 2,649372*10^3 6,376829*10^5 6,35033*10^5 Moyenne des lectures 6,330181*10^5 Enfin : RCF ( coups/mSv): 6,330181*10^5/ 3 =2,11027*10^5 19

Choix des dosimètres de champ Le lot qui reste de dosimètres sera considéré comme des dosimètres du champ (dosimètres à distribuer au travailleurs). Dosimètre de champs ECCi RCF --------- ----------- ---------- -------------- ----------------- --------------- ------------------ ---------------- ---------------------- ------------- -------------------- l’importance de sauvegarde les valeurs ECC et RCF pour dosimètre de champ, C’est pour détermine le dose reçu les travailleurs pour cela on fait seulement Xi= LB - BF et pour calcule on utilise le relation suivante :

[ 0-1] mSv , [1-3] mSv , [3-5] mSv et de [5-10] mSv Vérification un lot de 33 dosimètres : Irradiation ( dose exacte ) à différent gamme de dose ( dépend de l’utilisation ) : [ 0-1] mSv , [1-3] mSv , [3-5] mSv et de [5-10] mSv Gamme 1: Dose d’irradiation Dréelle = 0,5 mSv Dose moyenne évaluée= 1,8 mSv (mesurée) On calcule l’écart entre ces valeur est noté Ecart1 en %

Gamme Dose d’irradiation (mSv) Dose évaluée (mSv) Ecart (%) [0-1] 0,5 0,8 60 [1-3] 2 2,2 40 [3-5] 3,5 4,90 10 [5-10] 6 5,98 5

Conclusion Pour mesurer ces différents rayonnements nous utilisons des détecteurs composés de cristaux semi-conducteurs. Les but de cette détecteur TLD est de capte le rayonnement émis par une particule puis de le convertir en phénomène thermoluminescence .