Dosimètre - Dosimeter

Un dosimètre de rayonnement est un appareil qui mesure l' absorption de dose de rayonnement ionisant externe . Il est porté par la personne surveillée lorsqu'il est utilisé comme dosimètre personnel et constitue un enregistrement de la dose de rayonnement reçue. Les dosimètres personnels électroniques modernes peuvent donner une lecture continue de la dose cumulée et du débit de dose actuel, et peuvent avertir le porteur avec une alarme sonore lorsqu'un débit de dose spécifié ou une dose cumulée est dépassée. D'autres dosimètres, tels que les thermoluminescents ou les films, nécessitent un traitement après utilisation pour révéler la dose cumulée reçue, et ne peuvent pas donner une indication actuelle de la dose lorsqu'ils sont portés.

Dosimètres personnels

Exemple de positionnement de dosimètre « corps entier »

Le dosimètre personnel de rayonnement ionisant est d'une importance fondamentale dans les disciplines de la dosimétrie des rayonnements et de la radioprotection physique et est principalement utilisé pour estimer la dose de rayonnement déposée chez un individu portant l'appareil.

Les dommages causés au corps humain par les rayonnements ionisants sont cumulatifs et liés à la dose totale reçue, pour laquelle l' unité SI est le sievert . Les radiographes , les travailleurs des centrales nucléaires , les médecins utilisant la radiothérapie , les travailleurs HAZMAT et d'autres personnes dans des situations impliquant la manipulation de radionucléides doivent souvent porter des dosimètres afin qu'un enregistrement de l'exposition professionnelle puisse être effectué. De tels dispositifs sont appelés « dosimètres légaux » s'ils ont été approuvés pour une utilisation dans l'enregistrement de la dose du personnel à des fins réglementaires.

Les dosimètres sont généralement portés à l'extérieur des vêtements, un dosimètre « corps entier » est porté sur la poitrine ou le torse pour représenter la dose à l'ensemble du corps. Cet emplacement surveille l'exposition de la plupart des organes vitaux et représente la majeure partie de la masse corporelle. Des dosimètres supplémentaires peuvent être portés pour évaluer la dose aux extrémités ou dans les champs de rayonnement qui varient considérablement en fonction de l'orientation du corps par rapport à la source.

Types modernes

Vue de la lecture sur un dosimètre personnel électronique. Le clip est utilisé pour l'attacher aux vêtements du porteur.

Le dosimètre personnel électronique, le type le plus couramment utilisé, est un appareil électronique doté de nombreuses fonctions sophistiquées, telles que la surveillance continue qui permet des avertissements d'alarme à des niveaux prédéfinis et une lecture en direct de la dose accumulée. Ceux-ci sont particulièrement utiles dans les zones à forte dose où le temps de séjour du porteur est limité en raison des contraintes de dose. Le dosimètre peut être réinitialisé, généralement après avoir effectué une lecture à des fins d'enregistrement, et ainsi réutilisé plusieurs fois.

Dosimètre MOSFET

Les dosimètres à transistors à effet de champ métal-oxyde-semiconducteur sont maintenant utilisés comme dosimètres cliniques pour les faisceaux de rayonnement de radiothérapie. Les principaux avantages des dispositifs MOSFET sont :

1. Le dosimètre MOSFET est à lecture directe avec une zone active très fine (moins de 2 μm).

2. La taille physique du MOSFET lorsqu'il est emballé est inférieure à 4 mm.

3. Le signal post-radiation est stocké en permanence et est indépendant du débit de dose.

L'oxyde de grille du MOSFET, qui est classiquement du dioxyde de silicium, est un matériau de détection actif dans les dosimètres MOSFET. Le rayonnement crée des défauts (agit comme des paires électron-trou) dans l'oxyde, qui à son tour affecte la tension de seuil du MOSFET. Ce changement de tension de seuil est proportionnel à la dose de rayonnement. D'autres diélectriques de grille à k élevé comme le dioxyde d'hafnium et les oxydes d'aluminium sont également proposés comme dosimètres de rayonnement.

Dosimètre thermoluminescent

Un dosimètre thermoluminescent mesure l'exposition aux rayonnements ionisants en mesurant l'intensité de la lumière émise par un cristal dopé Dy ou B dans le détecteur lorsqu'il est chauffé. L'intensité de la lumière émise dépend de l'exposition aux rayonnements. Ceux-ci étaient autrefois vendus en surplus et un format autrefois utilisé par les sous-mariniers et les travailleurs du nucléaire ressemblait à une montre-bracelet vert foncé contenant les composants actifs et une diode IR très sensible montée sur la puce de verre LiF2 dopé qui, lorsque l'assemblage est chauffé avec précision (donc thermoluminescent) émet le rayonnement stocké sous forme de lumière infrarouge à bande étroite jusqu'à ce qu'il soit épuisé. Le principal avantage est que la puce enregistre la dose de manière passive jusqu'à ce qu'elle soit exposée à la lumière ou à la chaleur.

Types hérités

Dosimètre à badge film

Les dosimètres à badge film sont à usage unique. Le niveau d'absorption du rayonnement est indiqué par une modification de l'émulsion du film, qui est indiquée lorsque le film est développé. Ils sont aujourd'hui majoritairement remplacés par des dosimètres personnels électroniques et des dosimètres thermoluminescents.

Dosimètre en fibre de quartz

Ceux-ci utilisent la propriété d'une fibre de quartz pour mesurer l'électricité statique retenue sur la fibre. Avant d'être utilisé par le porteur, un dosimètre est chargé à haute tension, provoquant la déviation de la fibre en raison de la répulsion électrostatique. Au fur et à mesure que le gaz dans la chambre du dosimètre est ionisé par le rayonnement, la charge s'échappe, ce qui provoque le redressement de la fibre et indique ainsi la quantité de dose reçue par rapport à une échelle graduée, qui est visualisée par un petit microscope intégré. Ils ne sont utilisés que pour de courtes durées, comme une journée ou un quart de travail, car ils peuvent souffrir de fuites de charge, ce qui donne une lecture faussement élevée. Cependant, ils sont immunisés contre les IEM et ont donc été utilisés pendant la guerre froide comme méthode de sécurité pour déterminer l'exposition aux rayonnements.

Ils sont maintenant largement remplacés par des dosimètres électroniques personnels pour une surveillance à court terme.

Homme tenant un dosimètre dans un bus de tournée de Tchernobyl

Dosimètre à tube Geiger

Ceux-ci utilisent un tube Geiger-Muller conventionnel, généralement un tube ZP1301 ou similaire à compensation d'énergie nécessitant entre 600 et 700 V et des composants de détection d'impulsions. L'affichage sur la plupart était un type LCD à bulles ou miniature avec 4 chiffres et un compteur IC discret tel que 74C925/6, les unités LED ont généralement un bouton pour activer l'affichage pour une longue durée de vie de la batterie et un émetteur infrarouge pour la vérification et l'étalonnage du comptage. La tension est dérivée d'un module séparé à broches ou à extrémité filaire qui utilise souvent un transistor unijonction entraînant une petite bobine élévateur et un étage multiplicateur qui, bien que coûteux, sont fiables dans le temps et en particulier dans les environnements à rayonnement élevé partageant cette caractéristique avec les diodes tunnel bien que le les encapsulants, les inductances et les condensateurs sont connus pour se décomposer en interne au fil du temps. Ceux-ci ont l'inconvénient que le nombre de becquerels ou de microsieverts stocké est volatile et disparaît si l'alimentation est déconnectée, bien qu'il puisse y avoir un condensateur à faible fuite pour empêcher la déconnexion à court terme de la batterie d'avoir un impact perturbant la mémoire. La solution consiste à utiliser une batterie longue durée, des contacts moletés de haute qualité et des vis de sécurité pour maintenir le panneau avant typiquement en verre en place, bien que les unités les plus récentes enregistrent les comptes en fonction du temps sur une mémoire non volatile de grande capacité telle que 24C256 afin qu'elle puisse être lecture via un port série.

Quantités de dose de dosimétrie

Quantités de dose de rayonnement externe utilisées en radioprotection, sur la base du rapport 57 de la Commission internationale sur les unités et mesures de rayonnement

La grandeur opérationnelle pour la dosimétrie individuelle est l'équivalent de dose individuel, qui est défini par la Commission internationale de protection radiologique comme l'équivalent de dose dans les tissus mous à une profondeur appropriée, en dessous d'un point spécifié sur le corps humain. Le point spécifié est généralement donné par la position où le dosimètre de l'individu est porté.

Réponse de l'instrument et du dosimètre

Il s'agit d'une lecture réelle obtenue à partir d'un moniteur gamma de dose ambiante ou d'un dosimètre personnel. Le dosimètre est étalonné dans un champ de rayonnement connu pour assurer l'affichage de quantités opérationnelles précises et permettre une relation avec un effet connu sur la santé. L'équivalent de dose individuel est utilisé pour évaluer la prise de dose et permettre le respect des limites réglementaires. Il s'agit du chiffre habituellement inscrit dans les registres de dose externe pour les travailleurs sous rayonnement.

Le dosimètre joue un rôle important au sein du système international de radioprotection développé par la Commission internationale de protection radiologique et la Commission internationale des unités et mesures radiologiques . Ceci est illustré dans le schéma ci-joint.

Étalonnage du dosimètre

Le fantôme "dalle" est utilisé pour représenter le torse humain pour l'étalonnage des dosimètres corps entier. Cela reproduit les effets de diffusion et d'absorption du rayonnement du torse humain. L' Agence internationale de l'énergie atomique déclare « Le fantôme de la dalle mesure 300 mm × 300 mm × 150 mm de profondeur pour représenter le torse humain".

Grandeurs de mesure liées au rayonnement

Quantités liées aux rayonnements ionisants afficher   parler   modifier
Quantité Unité symbole Dérivation Année Équivalence SI
Activité ( A ) becquerel Bq s -1 1974 Unité SI
curie Ci 3,7 × 10 10 s -1 1953 3,7 × 10 10  Bq
rutherford chemin 10 6 s -1 1946 1 000 000 Bq
Exposition ( X ) coulomb par kilogramme C/kg C⋅kg -1 d'air 1974 Unité SI
röntgen R esu / 0,001293 g d'air 1928 2,58 × 10 -4 C/kg
Dose absorbée ( D ) gris Gy J kg -1 1974 Unité SI
erg par gramme erg/g erg⋅g -1 1950 1,0 × 10 −4 Gy
rad rad 100 erg⋅g -1 1953 0,010 Gy
Dose équivalente ( H ) sievert Sv J⋅kg −1 × W R 1977 Unité SI
homme équivalent röntgen rem 100 erg⋅g -1 x W R 1971 0,010 Sv
Dose efficace ( E ) sievert Sv J⋅kg −1 × W R × W T 1977 Unité SI
homme équivalent röntgen rem 100 erg⋅g -1 × W R × W T 1971 0,010 Sv

Vérification de l'irradiation du processus

Les procédés de fabrication qui traitent des produits avec des rayonnements ionisants, comme l'irradiation des aliments , utilisent des dosimètres pour calibrer les doses déposées dans la matière irradiée. Ceux-ci doivent généralement avoir une plage de dose plus large que les dosimètres personnels, et les doses sont normalement mesurées dans l'unité de dose absorbée : le gray (Gy). Le dosimètre est situé sur ou à côté des éléments irradiés pendant le processus en tant que validation des niveaux de dose reçus.

Galerie

Voir également

Les références

Liens externes