Brevet FR2067163A1 — publié le 19710820

L:. présente invention est relative à un nouveau dosimètre radiologique à radicaux libres, caractérisé , à la fois, par un domaine de linéarité étendu et par une sensibilité ajustable pour différents types de radiations. La formation par les rayonnements ionisants de radicaux libres à vie longue dans différentes substances fournit un moyen de mesure de la dose de ce rayonnement absorbée dans la substance considérée (J. COMBf; 1550N et J. UEBER5FELD, Comptes-Rendus, Académie des Sciences, p. 1397 et 1398(1954). En particulier, la possibilité d'observer de- tels radicaux dans des substances organiques dont la composition chimique est voisine de celle des tissus devrait fournir directement la mesure de la dose de rayonnement absorbée par ceux-ci. Cependant, le rendement de la formation des radicaux libres observables en fonction de la dose ahsorbée dépend de différents facteurs. En particulier, il varie selon la nature et la qualité du rayonnement. Il peut également dépendre des conditions d'exposition ou de mesure (température, humidité, présence ou absence d'oxygène etc...). Diverses substances, notamment des acides aminés et des polymères, ont été utilisées pour la dosimétrie par les radicaux libres. Cette utilisation se fait par comparaison du nombre des radicaux créés dans l'unité de masse de la substance considérée par une dose inconnue d'un rayonnement donné et de la courbe expérimentale d'étalonnage obtenue à l'aide de doses connues du même rayonnement. Cette courbe n'est valable que pour un rayonnement de nature et d'énergie déterminées. Le nouveau dosimètre radiologique conforme à l'invention est caractérisé en ce qu'il est constitué par un mélange d'une substance génératrice de radicaux libres et d'une ou plusieurs autres substances améliorant le rendemant en radicaux libres pour une dose de rayonnement donnée. Dos dosimètres conformes à l'invention contiennent 65 à 95 % en poids d'alanine, 5 à 35 %ert poids de paraffine et, éventuellement, une faible quantité (comprise entre 1 /oo et 10 %) d'un élément de numéro atomique plus élevé destiné à renforcer la réponse aux photons de faible énergie. BAD ORIGfNAl 69 39620 2 2067163 A la place de la paraffine, on peut utiliser d'autres substances fortement hydrogénées telles que le polyéthylène ,et le polystyrène. L'alanine qui est utilisée sous la forme cristallisée, 5 sert de substance génératrice de radicaux libres stables sous l'action des rayonnements. La paraffine sert à la fois de liant et d'enrobage protégeant les cristaux d'alanine de l'humidité atmosphérique „ La paraffine augmente la réponse aux neutrons de 1'ala-10 nine, par accroissement de la teneur en hydrogène du dosimètre. Elle ne fournit pas de radicaux suffisamment stables à la température ordinaire pour influer sur la réponse du dosimètre . D'autres substances hydrogénées telles que le polyéthy-15 lène et le polystyrène améliorent de la même façon la réponse aux neutrons, sans fournir de radicaux stables à la température ordinaire, et peuvent être utilisées à la place de la paraffine. La préparation du dosimètre conforme à l'invention comprend le brassage à chaud des constituants du mélange, le 20 refroidissement du mélange et le compactage de celui-ci sous forme de pastilles cylindriques à l'aide par exemple d'une presse hydraulique. Les proportions des divers constituants du mélange dépendent des propriétés du dosimètre requises. On augmente 25 la teneur en substance hydrogénée, s'il s'agit d-'améliorer la réponse aux neutrons d'énergie élevée. Un dosimètre conforme à l'invention se caractérise par une large gamme de linéarité et par une sensibilité ajustable pour différents types de radiation. Il- permet une lecture non destructive. De plus, vis-à-vis des dosimètres contenant de l'alanine seule,il présente les avantages supplémentaires suivants : - moins grande sensibilité aux conditions d'ambiance, - meilleure équivalence aux tissus, en ce qui concerne le rapport 35 signal mesuré/dose absorbée dans les tissus, - sensibilité et reproductibilité améliorées, - possibilité d'ajustement de la réponse signal mesuré/dose mesu- BAD ORfGJNAL 69 39620 3 2067163 rée, en fonction du rayonnement et de la matière dans laquelle on veut connaître la dose ; en particulier , renforcement de la réponse aux neutrons pour la dosimétrie des flux mixtes Y et neutrons, - possibilité d'utilisation en implant de tolérance parfaite. Les dosimètres conformes à l'invention trouvent des applications : - dans la dosimétrie des fortes irradiations X ou y : dans les tissus , dans les aliments ou en chimie sous rayonnement, - dans la dosimétrie des irradiations mixtes (a et X ou y et neutrons): accidents de criticité , dosimétrie spaticil:'":, faisceaux d'accélérateurs. Il va être donné, à titre non limitatif, quelques exemples de réalisation de l'invention. Exemple 1 - On a préparé un dosimètre qui était constitué par 80 $ d'alanine et par 20 % de paraffine. Le mélange a été effectué par brassage à chaud à 80°C des constituants. Le mélange a été refroidi et comprimé sous forme de pastilles cylindriques, à l'aide d'une presse hydraulique. Un dosimètre conforme à l'invention permet la mesure précise d'une dose t. !un rayonnement connu X, y ou n comprise entre 5 et 5.10^ rads. Il permet d'évaluer à mieux que 20 % près la.dose totale d'un mélange inconnu è y et de neutrons de fission. Exemple 2 - On a préparé un dosimètre qui était constitué par 80 % d'alanine et par 20 % de polyéthylène. Le mélange a été effectué par brassage à chaud des constituants. Le mélange a été refroidi et comprimé sous forme de pastilles cylindriques, à l'aide d'une presse hydraulique. Exemple 3 - On a réalisé un dosimètre qui contenait une faible quantité de carbonate de calcium. Les proportions des constituants du mélange ont été déterminées pour donner une réponse équivalente à celle des tissus pour les rayonnaments X et gamma entre 10 KeV et 10 MeV. 69 39620 4 2067163 Le dosimètre avait la composition suivante : alanine 77 %, paraffine 18 % et carbonate de calcium 5 %. Exemple 4 - On a incorporé au dosimètre tel que celui décrit dans l'exemple 1,31/ga de carbonate de baryum. Le dosimètre avait une réponse équivalente à celle des tissus pour les rayonnements X et gamma entre 30 KeV et 10 MeV. 69 39620 5 2067163 1°) Dosimètre radiologique à radicaux libres, caractérisé en ce qu'il est constitué par un mélange d'r.ne substance génératrice de radicaux libres et d'une ou plusieurs autres substances améliorant le rendement en radicaux libres pour une dose de rayxnernent donnée. 2°) Dosimètre suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient 65 à 95 % en poids d'alanine et 5 à 35 f» en poids de paraffine. 3°) Dosimètre suivant la revendication 15 caractérisé en ce qu'il contient 65 à 95 % en poids d'alanine, 5 à 35 fa sn poids de polyéthylène. 4°) Dosimètre suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient 65 à 95 % en poids d'alanine et 5 à 35 % en poids de polystyrène. 5°) Dosimètre suivant les revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il contient éventuellement 1D/oo à 10 % en poids d'un élément de numéro atomique plus élevé destiné à renforcer la réponse aux photons de faible énergie. 6°) Dosimètre suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ledit élément est le calcium. 7°) Dosimètre suivant la revendication 5, caractérisé sn ce que ledit élément est le baryum.