Brevet FR2034183A1 — publié le 19701211

La présente invention, due à la collaboration de MM. Francis BERMANN, Claude DIQUX et Pierre RUFFET du COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE, et de MM. Paul COURTAUD, André MANIFACIER et André RABOEUF de la Société PHYSIOTECHNIE, concerne les détec-5 teurs portatifs de rayonnements ionisants et en particulier de rayonnements X et gamma du type habituellement dénommé "stylo électromètre", comportant une chambre d'ionisation miniature associée à un électroscope pour permettre une lecture immédiate des doses d'irradiation subies par le détecteur. 10 II existe déjà de nombreux types de stylos électromètres, • comportant un boîtier dans lequel on trouve un électroscope. dont la partie mobile placée dans une chambre d'ionisation est en général constituée par un fil de quartz métallisé, encadré d'un côté par un microscope d'observation du fil de quartz et de 15 l'autre par un embout de charge électrique de 1'électromètre à partir d'une source de tension continue extérieure. Les stylos destinés à la mesure de doses élevées comportent de plus un condensateur en parallèle avec 1'électroscope. Le boîtier remplit plusieurs rôles ; d'une part, sa rigidité évite tout déplacement 20 relatif de 1'électroscope et du microscope d'observation ; d'autre part, la paroi du boîtier absorbe une fraction des rayonnements auxquels est' soumis le détecteur et modifie la réponse aux rayonnements de la chambre d'ionisation. Cette seconde propriété est mise à profit dans les stylos électromètres les plus récents, tel 25 que le stylo dosimètre désigné par la référence 5EQ 5, fabriqué par la Société Physiotechnie : le boîtier est en alliage léger et d'épaisseur telle que son absorption correspond à celle des tissus mous qui protègent l'organe le plus sensible de l'organisme, c'est-à-dire le cristallin de l'oeil (épaisseur correspondant à 2 30 300 mg/cm de tissus mous). Ce stylo donne ainsi des indications valables pour les rayonnements Y et X d'énergie comprise entre 50 KeV et 5 Mev. Pour éviter des erreurs de lecture, le microscope et 1'électromètre doivent être immobilisés de façon rigoureuse l'un 35 par rapport à l'autre. C'est le boîtier qui, par sa rigidité, remplit cette fonction dans les stylos dosimètres réalisés jusqu'à ce jour. Il doit donc avoir une forte épaisseur de sorte 69 04057 2 2034183 qu'il n'est pas possible de lui donner des caractéristiques telles qu'il mesure la dose "peau", c'est-à-dire la dose absorbée par des tissus qui ne sont protégés que par une épaisseur de 7 mg/cm de tissus mous : or le décret relatif à la protection des travailleurs affectés à des travaux sous rayonnement utilisé notam- 2 ment la dose absorbée sous 7 mg/cm comme critère. On a également réalisé des détecteurs du type couramment dénommé "stylos condensateurs" qui ne comportent pas d'élec-tromètre et dont la lecture est effectuée par mesure de la charge résiduelle d'un condensateur. La paroi du boîtier de tels stylos peut être mince et adaptée à la mesure des rayonnements absorbés sous une protection correspondant à 7 mg/cm^ de tissus. Mais l'impossibilité pour le porteur d'effectuer une lecture immédiate et directe et le fait que la lecture détruit l'information représentent des inconvénients graves de ces détecteurs. L'invention vise notamment à fournir un stylo dosimètre répondant mieux que ceux antérieurement proposés aux exigences de la pratique,, notamment en ce qu'il permet, au choix du porteur, de mesurer les doses absorbées sous l'une quelconque de plusieurs épaisseurs de protection (deux en général) et ceci sans inconvénient en ce qui concerne l'immobilisation relative de l'électro-mètre et de son microscope d'observation. Dans ce but l'invention propose un détecteur de rayonnements ionisants, en particulier de rayonnements X et$, comprenant un microscope, un électroscope et un embout de charge de l'élec-troscope, disposés bout à bout dans cet ordre dans un boîtier, le microscope comprenant un oculaire et un objectif, caractérisé notamment en ce que 1'électroscope est monté sur le porte-objectif du microscope et placé dans une chambre d'ionisation limitée par une paroi mince d'étanchéité. Dans un mode de réalisation préféré - bien que non exclusif - le détecteur comporte un fourreau d'épaisseur calibrée déplaçable sur le boîtier pour l'amener dans une position où il recouvre la paroi mince et le retirer de ladite position, et le microscope comprend au moins deux échelles de lecture dont l'une correspond à la réponse du détecteur lorsque le fourreau recouvre la paroi mince et dont l'autre permet d'interpréter cette réponse lorsque le fourreau est séparé de la paroi mince, en fonction des normes de l'irradiation superficielle. 69 04057 3 2034183 Du fait du montage direct de 11électroscope sur le porte-objectif du microscope,, il est possible d'adapter un boîtier mince ou se limitant à des pattes de jonction au droit de la chambre d'ionisation car les déformations possibles de ce boîtier 5 ne peuvent se traduire par un déplacement relatif de la partie mobile par rapport au microscope, mais seulement par une modification peu gênante de la position relative du boîtier du microscope et de l'embout de charge. On peut donc donner à la paroi mince qui délimite la chambre et entoure 1'électroscope une épais-10 seur et une constitution telle qu'elle soit équivalente à une couche de 7 mg/cm de tissus : la bague est alors avantageusement prévue pour que, une fois en place, elle rende le détecteur équivalent au point de vue biologique aux doses reçues à une profon- 2 deur protégée par 300 mg/cm de tissus ou toute autre épais-15 seur choisie. Pour permettre une vérification, le stylo-dosimètre peut en plus être muni d'une bague amovible contenant un matériau thermo-luminescent portée par le boîtier du microscope. L'invention sera mieux comprise à-la lecture de la des-20 cription qui suit d'un mode d'exécution, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels : - la Fig. 1 est une vue très schématique d'un stylo dosimètre suivant l'invention, représenté en coupe par un plan 25 passant par son axe ; - la Fig. 2 montre la double échelle de lecture du microscope dans le plan II—II de la Fig. 1. - la Fig. 3 est une coupe suivant la ligne III-II de la Fig. 1 ; 30 Le stylo électromètre représenté en Fig. 1 comprend un boîtier cylindrique 10 dont les extrémités peuvent être fermées par des capuchons non représentés. L'une des parties terminales de ce boîtier (partie gauche sur la Fig. 1) est occupée par un microscope de lecture de la charge résiduelle de 1'électroscope. 35 Ce microscope se compose d'un oculaire 12 et d'un objectif .14 maintenus l'un par rapport à l'autre par un montage mécanique. Ce même montage immobilise un réticule 20 dans le plan image conjugué par rapport à l'objectif de la surface de déplacement du fil mobile de 1'électroscope. Ce réticule porte deux échelles 69 04057 4 2034183 de lecture (Fig. 2) qui seront décrites plus loin. La partie médiane du boîtier 10 contient 1!électroscope et la chambre d'ionisation qui lui est associée. Alors que dans les stylos-électromètres antérieurs cet électroscope était porté 5 par le boîtier, il est ici monté sur la partie terminale du tube entretoise 18 formant porte-objectif. Cet électroscope se compose d'une partie fixe, constituée par exemple par un fil de cuivre 22 en forme d'arceau relié à la partie terminale du tube 18 par des pattes radiales 24, et d'une partie mobile 26, constituée par 10 exemple par un fil de quartz métallisé de quelques microns de diamètre en forme d'arceau soudé sur la partie fixe (Fig. 3). La partie fixe est reliée à une lame de contact 28, fixée au boîtier par un support isolant 30, par un fil conducteur 32 parallèle à l'axe du boîtier 10. Ce conducteur 32 doit être évidemment tel 15 qu'en cas de déformation du boîtier 10 entraînant des mouvements relatifs entre la lame de contact 28 et le microscope, il ne fasse pas bouger les fils 22 et 26 de 1'électroscope par rapport au microscop e. La partie terminale du boîtier 10 opposée au microscope 20 constitue un embout de charge. Cet embout comporte une plaque isolante 34, de préférence en matériau transparent, qui porte une tige mobile de contact 36 coaxiale au boîtier. La plaque est reliée à l'extrémité du boîtier par un soufflet élastique 38 qui, en l'absence de sollicitations extérieures, maintient la tige de 25 contact 36 séparée de la lame 25, de sorte que celle-ci et les fils 22 et 26 de 1'électroscope sont alors isolés. Au contraire l'enfoncement de la tige lorsque le boîtier est monté sur un dispositif de charge classique rétablit le contact et permet d'établir entre les fils et le boîtier la différence de potentiel 30 requise. Les fils 22 et 26 de 1'électroscope et le fil conducteur 32 peuvent être considérés comme l'électrode centrale d'une chambre d'ionisation miniature dont la paroi latérale cylindrique est constituée par une chemise cylindrique mince 40 enfilée dans 35 le boîtier 10. Au droit de la chambre d'ionisation, celui-ci se réduit à trois pattes 42 de faible développement angulaire délimitant de larges fenêtres 44. Ainsi l'absorption due au boîtier n'a pratiquement pas d'incidence sur la réponse de la chambre COPY 69 04057 5 2034183 d'ionisation. Cette construction du boîtier 10 se traduit évidemment par une perte sensible de rigidité, mais elle est sans inconvénient du fait du montage direct de 1'électroscope sur le microscope. 5 Sur le boîtier 10 coulisse un fourreau 46 d'épaisseur calibrée susceptible d'être aroene soit dans la position effacée où il est représenté en Fig. 1, soit au droit des fenêtres 44. Dans le premier cas* seule la chemise 40 est interposée sur le trajet des rayonnements agissant sur la chambre d'ionisation et 10 11électroscope. Dans le second cas l'effet de la paroi du fourreau 46 s'ajoute à celui de la chemise 40, Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la chemise 40 est constituée en un matériau équivalent aux tissus humains et d'épaisseur telle qu'elle correspond à une absorption 15 par 7 mg/cm de tissus : an pourra trouver des exemples de. compositions de paroi dont la réponse est similaire à celle des tissus dans de nombreux documents, et notamment dans les brevets français de l'organisme demandeur n° 1 360 381 demandé le 29 mars 1963 et n° 1 481 941 demandé le 16 novembre 1965 et dans les ad-20 ditions au premier de ces brevets. L'échelle de lecture correspondant à la position effacée du fourreau 46 (échelle supérieure sur la Fig. 1) est avantageusement prévue pour une dose de 0 à 600 millirads qui dans la position effacée du fourreau 46 correspond à la " dose peau " hebdomadaire maximum admissible pour des 25 personnes directement affectées à des travaux sous rayonnement. L'échelle supplémentaire (échelle inférieure sur la Fig. 2) peut être graduée non plus en millirads mais en quarante unités correspondant au total de la dose hebdomadaire maximale, c'est-à-dire en LMA-heure (l'abréviation LMA désignant la limite maxi-30 maie admissible pour la dose reçue en une semaine). Le fourreau 4^ également en matériau équivalent tissus, est avantageusement choisi d'épaisseur telle que la réponse de la chambre d'ionisation soit la même que celle des tissus protégés par une couche de 300 mg/cm lorsqu'il est en place. Le stylo électromètre repré-35 senté en Fig. 1 est complété par une bague amovible 48 contenant des substances thermo-luminescentes calibrées pour permettre de 2 contrôler les doses reçues sous u^e protection de 7 mg/cm de tissus, mime alors que le fourreau ^6 est placé au-dessus de la chambre d'ionisation. COPV 69 04057 f 2034183 Il va sans dire qu'il serait possible de munir le détecteur non pas d'un seul, mais de deux fourreaux susceptibles d'être amenés, au choix du porteur, au droit de la paroi de la chambre d'ionisation, le nombre d'échelles de lecture sur le réticule 20 5 étant alors supérieur à deux. L'invention permet ainsi de réaliser un stylo électromètre répondant aux exigences essentielles de la dosimétrie sans augmentation sensible de poids et d'encombrement. On a en particulier réalisé un appareil de ce type d'un poids de 50 g-permet- 10 tant de mesurer les doses absorbées sous une protection soit de 2 2 7 mg/cm soit de 300 mg/cm de tissus. eopy 69 04057 7 2034183 5ËYËt!Sï£ÎIi9î!Ë 1° Détecteur de rayonnements ionisants, en particulier de rayonnements X et y, comprenant un microscope, un électroscope et un embout de charge de 1'électroscope, disposés bout à-bout dans 5 cet ordre dans un boîtier, le microscope comprenant un oculaire et un objectif, caractérisé notamment en ce que. 1'électroscope est monté sur le porte-objectif du microscope et placé dans une chambre d'ionisation limitée par une paroi mince d'étanchéité et en ce qu'au moins un fourreau d'épaisseur calibrée est monté sur le boî-10 tier et déplaçable entre une position où il recouvre la paroi mince et une position où il en est dégagé. 2° Détecteur de rayonnements ionisants suivant revendication 1, caractérisé en ce que le microscope comprend au moins deux échelles de lecture dont l'une correspond à la réponse du détecteur 15 que le fourreau recouvre la paroi mince ou non et l'autre 'l'interprétation de cette réponse en fonction des normes lorsque le fourreau en est séparé. 3° Détecteur suivant revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le matériau constitutif de la paroi mince et son épaisseur 20 sont choisis pour donner au détecteur une réponse correspondant 2 à une protection par 7 mg/cm. de tissus. 4° Détecteur suivant revendication 1, .2 ou 3, caractérisé en ce que le matériau constitutif du fourreau et son épaisseur sont choisis pour donner au détecteur une réponse correspondant à 2 25 une absorption par 300 mg/cm de tissus lorsque le fourreau recouvre la paroi mince. 5") Détecteur suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par la possibilité de modifier les épais- -, 2 2 seurs caractéristiques 7 mg/cm et 300 mg/cm .. 30 6°) Détecteur suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le boîtier porte une bague amovible contenant des matériaux thermoluminescents. 7°) Détecteur suivant l'une quelconque des revendications précédentes , tel que représenté en Fig. 1 du dessin. B. 3100.3 JF/F COPY