Brevet FR2011346A1 — publié le 19700227

La présente invention concerne un dosimètre utilisant un élément en verre fluorescent amélioré pour pouvoir être utilisé pour la détermination quantitative des rayonnements radio-actifs notamment des rayonnements p. 5 Un verre préparé à partir d'un phosphate activé à l'argent est généralement connu comme verre fluorescent. Lorsque ce verre fluorescent est utilisé comme élément de dosimètre, on se heurte aux problèmes suivants. Avec le dosimètre de l'art antérieur, le plan de l'élément en verre fluorescent exposé aux radiations lO (appelé ci-après plan actif) est positionné de manière à recouper à angle droit la direction selon laquelle sont introduits les rayons ultraviolets d'excitation et les faisceaux lumineux des noyaux fluorescents sont captés par un détecteur disposé dans une direction recoupant perpendiculairement celle selon laquelle se 15 propagent les dits faisceaux lumineux fluorescents. Cependant, lorsque l,élément en verre fluorescent est exposé à'Pavance à 204 des rayonnements (3) issus d'une source de Te ayant un faxble niveau d'énergie, par exemple une énergie maximale de Of764 MeV et une énergie moyenne de 0,234 MeV, le dosimètre conventionnel 20 ci-dessus mentionné peut seulement capter des quantités de faisceaux lumineux fluorescents qui sont équivalents environ au l/30ème de ceux qui sont libérés lorsque des rayons y du Co sont irradiés sur l'élément en verre fluorescent, sous les mêmes conditions. Comme on le comprendra d'une manière générale,tceci est 25 dû au fait que le dit verre fluorescent présente, par sa nature, la caractéristique d'émettre des faisceaux lumineux fluorescents engendrés par les noyaux fluorescents dont l'intensité s'abaisse rapidement à partir d'un niveau d'environ 3 à 5 MeV« D'autre part, les rayons ultraviolets d'excitation sont 30 sélectionnés à partir de rayons appartenant au spectre visible, au moyen d'un filtre, avant d'être envoyés sur l'élément en verre fluorescent. Selon la nature d'un tel filtre, il subsiste cependant avec les rayons ultraviolets une certaine quantité de rayons appartenant à la région de la couleur rouge du spectre,du fait 35 que le filtre ne doit pas s'opposer à la transmission des dits rayons ultraviolets. Toutefois, si les rayons ultraviolets comportant un faisceau de rayons rouges envoyés sur l'élément en verre fluorescent sont réfléchis de façon aléatoire par la surface de la paroi in-40 terne de l'enceinte, les dits faisceaux de rayons rouges risquent 69 20808 2 2011346 d'être transmis au détecteur. Alors que les rayons ultraviolets peuvent être éliminés par un filtre protecteur positionné devant le détecteur, les faisceaux de rayons rouges contenus dans les rayons ultraviolets agissent sur le détecteur au même titre que 5 les faisceaux lumineux fluorescents à mesurer, ce qui conduit à une émission erronée de signaux. Ce fait a une répercussion importante sur la mesure des faisceaux lumineux fluorescents résultant des rayons (3 ayant un faible niveau d'énergie parce que l'intensité des dits faisceaux lumineux fluorescents est pratiquement 10 très faible et la mesure quantitative de ceux-ci est quelquefois rendue impossible. En prenant en considération la présence d'une certaine relation entre le niveau d'énergie des rayons |3 et l'intensité des faisceaux lumineux fluorescents issus des noyaux fluorescents, 15 on a effectué une série d'expériences et il en est résulté la découverte que les noyaux fluorescents ont une distribution telle que pour des rayons |3 à niveau d'énergie élevé, les dits noyaux se trouvent entre la surface exposée et une partie très profonde de l,élément en verre fluorescent tandis que, dans le cas d'un 20 niveau de faible énergie des rayons (3, les noyaux sont concentrés sous une profondeur faible, par exemple d'environ lO raierons, en dessous de la surface exposée. Sur la base des faits ci-dessus, la présente invention a pour but d'améliorer l'élément en verre fluorescent et de fournir 25 un dosimètre utilisant un tel élément en verre dans lequel la position de l'élément en verre dans l'enceinte est telle que, même lorsque l'élément est exposé à des rayons {3 ayant un faible; niveau d'énergie, des faisceaux lumineux fluorescents d'intensité suffisante provenant de l'élément en verre, peuvent être captés 30 efficacement par un détecteur et que l'on peut éviter dans toute la mesure du possible que les rayons ultraviolets comportant des faisceaux rouges soient transmis au détecteur. En conséquence, le dosimètre de la présente invention comporte une enceinte avec une fente d'entrée et une fente de 35 sortie pour les rayons ultraviolets et une fente pour le libre passage des faisceaux de lumière fluorescente qui s'ouvre dans une direction recoupant presque à angle droit la direction selon laquelle sont introduits les rayons ultraviolets, des moyens pour envoyer des rayons ultraviolets d'excitation dans la fente d'en-40 trée de la dite enceinte, des moyens pour détecter les faisceaux 69 20808 3 2011346 lumineux fluorescents passant à travers la fente assurant leur libre passage et un élément en verre fluorescent dont le plan actif a été préalablement exposé à la radiation et qui est positionné de manière à faire face à la fente d'entrée des rayons 5 ultraviolets et à la fente de passage du faisceau de lumière fluorescente et également à être incliné sous un certain angle, permettant la réflexion totale des rayons ultraviolets, par rapport à la direction selon laquelle ils sont introduits, le dit élément en verre fluorescent ayant un plan optique tel qu'il assu-1Q une réflexion totale des rayons ultraviolets à travers la fente de sortie de manière à les empêcher d'être à nouveau transmis à travers le plan actif de l'élément en verre» L'invention sera décrite plus en détail ci-après avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels : 15 Fig. 1 est une vue en coupe latérale fragmentaire d'un dosimètre utilisant un élément en verre fluorescent conformément à un moda de réalisation de la présente invention; Fig 2 est une vue en coupe latérale fragmentaire d'un dosimètre utilisant un élément en verre fluorescent selon un autre 20 mode de réalisation de l'invention; Fig. 3 est une vue en perspective illustrant la forme de l,élément en verre fluorescent» Dans la figure 1, 1 désigne l,enceinte destinée à recevoir l'élément en verre fluorescent 2 préparé à partir d'un verre au 25 phosphate activé à l'argent,. L'enceinte 1 a, dans son ensemble, une forme cylindrique et comporte à sa base une surface support inclinée 3. Les parois opposées de l'enceinte cylindrique 1 sont forées respectivement avec une fente d'entrée 4 et une fente de sortie 5 pour les rayons ultraviolets, les deux fentes étant po-30 sitionnées au-dessus du plan support incliné 3. L'ouverture supérieure de l'enceinte 1 est utilisée comme fente 6 pour laisser sortir les faisceaux de lumière fluorescente. Au-dessus de l'enceinte 1 sont disposés en série un filtre 7 d'arrêt des rayons ultraviolets et un amplificateur ds photons 8 de manière à ce 35 qu'ils sa trouvent en face de la fente 6 de passage du faisceau de lumière fluorescente. Latéralement par rapport à l'enceinte 1 est disposée une lampe à mercure à très haute pression (non représentée), par exemple d'un type à spectre continu présentant un maximum l'énergie spectrale pour une longueur d'onde de 365 mil— • O limicrc* s Entre la lampe à mercure et l'enceinte 1 est interposé 69 20808 4 2011346 le filtre voulu (non représenté) conçu de manière à sélectionner les rayons ultraviolets dont les longueurs d'ondes se trouvent dans la gamme de 345 à 380 millimicrons. L'élément en verre fluorescent 2 comporte un plan actif 2a 5 exposé aux rayons [3 et un plan 2b d'entrée des rayons ultraviolets qui est conçu de manière à faire face à la fente 4 d'entrée des rayons ultraviolets lorsque l'élément en verre est placé dans 1* enceinte et à recouper à angle droit la direction selon laquelle les rayons ultraviolets sont introduits» Sur le côté de l'élément lO en verre 2 opposé au plan 2b d'entrée des rayons ultraviolets est réalisé un plan 2c de sortie des rayons ultraviolets pour laisser passer les rayons ultraviolets de manière â faire face à la fente 5 de sortie des rayons ultraviolets. L'angle formé par le plan actif 2a avec le plan 2b d'entrée 15 des rayons ultraviolets est réglé à une valeur permettant la réflexion totale des rayons ultraviolets par exemple à 70°, Il est souhaitable de disposer le plan de sortie optique 2c de manière à ce qu'il recoupe perpendiculairement la direction selon laquelle se propagent les rayons ultraviolets réfléchis par le plan 20 actif 2a. Un élément en verre fluorescent disposé comme décrit ci-dessus a, comme représenté, une forme trapézoïdale» En ce qui concerne la forme du plan de sortie optique, il n'y a aucun inconvénient si la dite forme est conçue de manière à empêcher les rayons ultraviolets réfléchis d'être transmis à travers le plan 25 actif 2a vers l'amplificateur, même lorsqu'ils sont ramenés optiquement vers le dit plan actif 2a. De plus, il est indispensable pour la réflexion totale des rayons ultraviolets d'excitation émis vers la fente 4 d'entrée des ultraviolets qu'ils soient alignés sous forme de faisceaux 30 parallèles en les faisant passer à travers une lentille relais et une lentille condenseur convenables. Généralement les rayonnements radio-actifs comportent non seulement des rayons B mais également des rayons X et des rayons y» En conséquence, lorsque l'on doit mesurer les rayons (3, on 35 prévoit un filtre en aluminium de 1,0 mm d'épaisseur et un filtre en matière plastique ayant une densité de 7 mg/cm respectivement, adapté sur les plans actifs de deux éléments en verre fluorescents ou sur deux régions subdivisées du plan actif d'un élément en verre fluorescent unique. Les faisceaux de lumière fluorescente 40 émis par les plans actifs des deux éléments en verre fluorescent 69 20808 5 2011346 ou des deux régions subdivisées du plan actif de l'élément en verre fluorescent unique, en utilisant respectivement les deux filtres ci-dessus mentionnés, sont mesurés ëri utilisant ^amplificateur photonique 8 et la valeuï de la dose de rayons |3 calcu-5 léc en utilisant la différence entre les deux mesures ainsi obtenues est en outre transformée en la valeur vraie sur la base de la valeur préiérablenEnt définie de la quantité de rayons (3 émis par l'uranium naturel (U_0o) lorsque celui-ci est utilisé comme -3 O source de rayons j3. 10 Les rayons ultraviolets parallèles sont envoyés sur l'élé ment en verre fluorescent à travers le plan d'entrée 2b ci-dessus mentionné pour être réfléchis totalement par le plan actif du dit élément en verre après 1'élimination substantiellement complète en résultant des rayons ultraviolets à travers le plan de sor-15 tie 2c. Les rayons ultraviolets émergents font que des faisceaux de lumière fluorescente sont émis par les noyaux fluorescents distribués de façon concentrée dans la région superficielle en dessous du plan actif 2a. Ces faisceaux lumineux' fluorescents peuvent passer à travers la fente de sortie 6 pour être captés 20 par l'amplificateur photonique 8. Dans ce cas, non~seulement les noyaux fluorescents peuvent être excités efficacement, par le flux des rayons ultraviolets qui émergent en totalité^ en raison de la position inclinée du plan actif 2a mais également les faisceaux lumineux fluorescents projetés par les noyaux fluorescents dispo-25 sés immédiatement en dessous du plan actif 2a peuvent êtré captés efficacement par l'amplificateur, photonique parce que le plan actif 2a fait également face au dit amplificateur 8« De plus, la présente invention permet la réflexion"totale*des rayons ultraviolets et empêche presque complètëment les faisceaux rouges d' -30 être transmis à 1'amplificateur photonique 8 à travers le plan actif 2a de sorte que l'invention a pour effet*d'éliminer substantiellement l'apparition d'erreur dans la mesure des intensités des faisceaux lumineux fluorescents. . • Pbur décrire la caractéristique du dosimètre de la présen- 35 te invention ayant la disposition ci-dessus mentionnée, on pren- 204 dra pour exemple la détermination des rayons j3 du Te en les irradiant sur un élément en verre fluorescent à travers un maté- * 2 riau correspondant à un épiderme ayant une densité de 7 mg/cm , .Dans cette mesure la quantité des faisceaux' lumineux fluorescents 40 résultant des dits rayons j3 s'est accrue par rad irradié sur le 69 20808 6 2011346 tissu humain souple à 4,9 fois la quantité par rad des faisceaux 60 lumineux fluorescents engendrés par les rayons y du Co , lorsqu'ils ont été irradiés sur un élément en verre fluorescent de 8mm x 8mm x 4,7mm. 5 La figure 2 illustrant un autre mode de réalisation, re présente les conditions de la mesure lorsque le plan actif 2a est positionné sur le côté de l,élément en verre fluorescent 2 opposé à 1 *amplificateur 8 pour le faisceau lumineux fluorescent. L'essentiel du fonctionnement de ce mode de réalisation n'est pas 10 modifié par rapport au mode de réalisation ci-dessus mentionné. On notera toutefois que, pour la mesure,conformément au mode de réalisation de la figure 2, la fente d'entrée 4 et la fente de sortie 5 pour les rayons ultraviolets sont positionnées par. rapport à l'horizontale dans une relation inverse de cèlle repré-15 sentée dans la figure 1 et les faisceaux lumineux fluorescents sont envoyés à 1 Amplificateur photonique 8 en traversant le plan de l'élément en verre fluorescent qui est à l'opposé du plan actif 2a de celui-ci et les rayons ultraviolets qui sortent ne peuvent être réfléchis à nouveau sur ce plan opposé. 69 20808 7 2011346 REVENDICATIONS 1»- Un dosimètre utilisant un élément en verre fluorescent caractérisé en ce qu'il comprencf une enceinte comportant une fente d'entrée et une fente de sortie pour les rayons ultraviolets 5 et une fente pour le libre passage des faisceaux de lumière fluorescente qui s'ouvre dans une direction recoupant presque à angle droit la direction selon laquelle sont introduits les rayons ultraviolets, des moyens pour envoyer des rayons ultraviolets dT excitation dans la fente d'entrée de la dite enceinte, des moyens 10 pour détecter les faisceaux lumineux fluorescents passant à travers la fente assurant leur libre passage et un élément en verre fluorescent dont le plan actif est disposé dans l'enceinte de manière à faire face à la fente d'entrée des rayons ultraviolets et à la fente de passage du faisceau de lumière fluorescente et 15 également à être incliné sous un certain angle, permettant la réflexion totale des rayons ultraviolets, par rapport à la direction selon laquelle ils sont introduits, le dit élément en verre fluorescent ayant un plan de sortie des ultraviolets tel qu'il permette l'émergence de la totalité des rayons ultraviolets ré— 20 fléchis à travers la fente de sortie de manière à les empêcher d'être transmis à nouveau à travers le plan actif ou le plan opposé à celui-ci du dit élément en verre. 2«- Un dosimètre utilisant un élément en verre fluorescent selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plan de sortie 25 des ultraviolets est perpendiculaire à la direction selon laquelle émergent les rayons ultraviolets réfléchis.