Brevet FR2152389A1 — publié le 19730427

La présente invention, due à la collaboration de Messieurs Jean-France, L'on, Paul BARBIER et Guy, Jean, Alfred #ARD, et réalisée dans les Services de la Denanderesse, est relative à l'enregistrement des traces produites dans un milieu solide par des particules ionisantes. Il est connu qu'en nettant à profit l'aptitude de certaines particules ionisantes à dégrader certaines matières plastiques, on peut enregistrer les trames qu'elles produisent dans ces matières plastiques et réaliser ainsi une dosimétrie ou un cottage de particules. Les matières plastiques qui donnent les meilleurs résultats sont les dérivés cellulosiques, tels que le butyrate de cellulose et, surtout, le nitrate de cellulose, ou "nitrocellulose", qui présentent une sensibilité élevée à l'action des particules ionisantes tout en étant par ailleurs insensibles à l'action des rayonnements électromagnétiques. D'une façon générale, on procède en exposant aux particules qu'on désire compter, ou au flux qu'on désire doser, une pellicule, par exemple, de nitrate de cellulose. A l'endroit des impacts deswarticules ionisantes, la matière cellulosique est sélectivement dégradée et, par action subséquente d'un réactif chimique, tel qu'un alcali, on élimine sélectivement la matière dégradée par irradiation.Suivant l'intensité de l'irradiation, ou suivant la force du traitement chimique subséquent, on peut perforer, ou simplement dépolir la pellicule irradiée. Dans le cas d'un comptage de particules, on a souvent intérêt à perforer la pellicule, Si celle-ci est incolore, l'examen oculaire des perforations, avec l'aide d'un microscope, constitue une opération délicate et fatigante, même si on utilise un éclairage adéquat, par exemple en lumière dirigée. C'est pourvoi on a proposé, came cela est décrit à l'exemple 8 du brevet des Etats-Unis d'Amérique 3 501 636 d'utiliser une pellicule sensible colorée, de faças, lors de ltexamen des traces, à augmenter le contraste entre les perforations et le fond d'image. Les pellicules de nitrate de cellulose colorées dans la masse permettent d'obtenir d'excellents résultats dans l'enregistrement des traces produites par les particules ionisantes. Toutefois, dans certains cas, certaines difficultés d'utilisations sont apparues, auxquelles il est souhaitable de remédier. Pour la détection, le repérage et le comptage d'un nombre très faible de particules fortement ionisantes, un film de nitrate de cellulose coloré est très apprécié, car le contraste entre les zones perforées et non perforées est tel que la moindre trace est i"'médiatement visible si on se sert d'un éclairage adéquat. Malheureusement, un tel film est si sensible qu'il répond aussi, non seulement aux rayons cosmiques, mais aussi à des émissions parasites, telles que les agissions dues au radon de l'air et au thorium qui peuvent etre présents à l'état d'impuretés dans la cellulose. Ces émissions parasites, dont on ne peut pas protéger le produit d'enregis trement, provoquent des perforations qui augmentent en nombre au cours du temps et entratnent finalement la formation d'un "bruit de fond" non négligeable et gênant. La présente invention a, en conséquence, pour objet un produit pour l'enregistrement des traces produites par des particules ionisantes lourdes, telles que celles des rayonneaents cosmiquesvqui permet d'éviter l'enregistrement des émissions parasites, Le produit suivant l'invention est caractérisé en ce qu'il coaprend un support inerte et transparent d'une épaisseur suffisante pour absorber les particules de faible transfert linéaire d'énergie et portant sur chacune de ces faces une couche d'enregistrement constituée d'une substance sensible à l'action des particules ionisantes, avantageusement colorée dars la masse. Le support inerte et transparent peut être un support de film transparent dont l'épaisseur est au moins égale à 35- environ et, en général comprise entre 80 et 150pro, de façon à permettre une absorption des particules de faible transfert linéaire d'énergie et à empêcher qu'elles viennent pénétrer les deux couches d'enregistrement. Tout film de polymère est caractérisé par un seuil de sensibilité relativement aux particules ionisantes : ce seuil est mesuré par le Transfert linéaire d'énergie (TLE)= dE de la particule au récepteur (E est l'énergie expri dx mée en MeV par unité de masse atomique (uma) et x la distance parcourue par la particule dans la matière plastique). Le TLE est proportionnel à la masse et à la charge de la particuleSmais varie en fonction inverse de son énergie et donc de sa vitesse. Ceci explique pourquoi une particule de masse faible ne pourra donner une trace enregistrable que si elle ne présente qu'une faible énergie ; par exemple une particule n'est enregistrable dans le nitrate de cellulose que si elle est animée d'une énergie inférieure à 3,5 MeV ; dans ces conditions, elle est arrêtée dans la matière plastique en moins de 30}vu. La trace qui pourra être enregistrée sera donc au plus égale à 30 ex. Pour une particule lourde, le TLE pourra étre atteint avec une énergie plus grande, et la distance parcourue sera plus grande ; c'est le cas de certains ions lourds du rayonnement cosmique qui peuvent franchir des épaisseurs de plusieurs centimètres de matière plastique en conservant tout le long de leur trajectoire un TLE supérieur au seuil exigé pour l'enregistrement. Dès lors, les deux couches sensibles du produit selon l'invention, séparées par un film inerte de 80 à 150pu1 d'épaisseur ne pourront en aucun cas enregistrer une trace provenant d'une m & e particule , dont le parcours ionisant est inférieur 8 30 pln;au contraire un ion lourd pourra inscrire sa trace sur les deux films sensibles ce qui donnera, après attaque à la soude deux perforations en repérage, que l'on peut facilement examiner en lumière. Le produit proposé ne permet pas d'éliminer l'effet des cosmiques parvenant jusqu'au sommais leur probabilité est extrtLement faible. Le produit selon l'invention peut permettre d'obtenir d'excellents résultats, notamment dans le domaine de la bio-physique aérospatiale ol quelques traces sont à rechercher sur des surfaces de l'ordre de 0,25 m2. Ainsi qu'on l'a indiqué ci-dessus, on choisit un support fait d'une substance inerte et transparente permettant d'obtenir une bonne adhérence des couches d'enregistrement, notamment un support en polyester, par exemple en polytéréphtalate d'éthylèneglycol. On peut tout aussi bien utiliser n'importe quel support photographique classique, fait d'une matière transparente et insensible à l'action des particules ionisantes. Sur chaque face de ce support, on applique une pellicule d'une substance sensible à l'action des particules ionisantes. Avantageusement, on utilise une pellicule de nitrate de cellulose coloré dans la masse, suivant les indications données à la demande de brevet français 7023144, déposée le 23 Juin 19702 au nom de la Demanderesse, comme première addition à la demande de brevet 6937306, elle-mEne déposée le 4 novembre 1969, au nom de la demanderesse. Dans la pratique, on peut appliquer le nitrate de cellulose coloré, en couche sur le support inerte, sous forme d'un vernis. Pour ce faire, on procède suivant l'une quelconque des techniques de coulée classiques. Les pellicules de nitrate de cellulose coloré présentent une épaisseur comprise, par exemple, entre environ 5 et 15 t . On obtient suivant l'invention les résultats les plus avantageux en utilisant du nitrate de cellulose sans stabilisant et contenant du camphre comme seul plastifiant. En ce qui concerne le traitement chimique, que lton fait subir au produit irradié, on peut se reporter à l'article de R.L. Fleischer et al. publié dans "Physical Review (5A) pages 1443-49 (2 mars 1964), ou à la demande de brevet 6937866 précitée, ou encore au brevet français 1 563 973. L'exemple suivant illustre l'invention. EXEMPLE On applique sur les deux faces d'un film de polytéréphtalate d'éthylèneglycol de 100 m d'épaisseur et substraté sur les deux faces, un vernis constitué de la manière suivante. On dissout du nitrate de cellulose GA4E 85, vendu par l'Usine Nationale de Cotons Azotiques (Poudrerie de Bergerac), dans un mélange à parties égales d'acétone et d'éthanol pour former un collodion à 25% de matière sèche. On ajoute du camphre à ce collodion (15% de la matière sèche) puis une solution comprenant Rouge Grasol G.B.N. 10 g Acétone 20 mi Méthanol 80 mi pour 1000 g de collodion. Le vernis ainsi préparé est coulé sur chacune des faces du film support de telle sorte que son épaisseur, après séchage, soit de l'ordre de 10 zm. Si l'on attaque ce film ainsi réalisé dans une solution 2,5 N d'hydroxyde de sodium à 600C sans l'avoir irradié, on ne remarque aucune perforation mame en poussant l'attaque jusqu'à 2 h. Sur un film ne comportant qu'une face sensible, on obtient un bruit de fond de 1 à 5 perforations par centimètre carré après seulement 70 m#'attaque. Meme après irradiation du film double-couche, par les particules de l'uranium, on constate qu'une seule des couches sensibilisées est perforée et la lumière qu'elle pourrait transmettre est arrêtée par la deuxième couche. Il n'en est pas de même si des ions lourds ont traversé le produit selon l'invention. Après attaque à la soude, on constate qu'à chaque trace correspond une perforation de chacune des couches sensibles. Ces perforations étant en repérage (sauf dans les rares cas o~u la trace est très oblique par rapport au plan du film), elles transmettent la lumière et sont donc facilement détectables. REVENDICATIONS l - Produit pour l'enregistrement des particules ionisantes, caractérisé en ce qu'il comprend un support transparent et inerte, d'une épaisseur suffisante pour absorber les particules de faible transfert linéaire d'énergie et portant sur chacune de ses faces une couche d'enregistrement constituée d'une substance sensible à l'action des particules ionisantes. 2 - Produit conforme à la revendication l, caractérisé en ce que la couche d'enregistrement est colorée dans la masse. 3 - Produit conforme à l'une quelconque des revendications l ou 2, caractérisé en ce que les couches d'enregistrement sont constituées de nitrate de cellulose appliqué sous forme d'un vernis. 4 - Produit conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que le nitrate de cellulose ne contient pas de stabilisant et est plastifié exclusivement avec du camphre. 5 - Produit conforme à 1'une quelconque des revendications l à 4, caractérisé en ce que les couches d'enregistrement présentent une épaisseur comprise entre environ 5 et 15 P . 6 - Produit conforme à l'une quelconque des revendications l à 5, caractérisé en ce que le support inerte et transparent présente une épaisseur supérieure à 35m et, avantageusement, comprise entre environ 80 Wm et 150 pm. 7 - Produit conforme à 1'une quelconque des revendications l à 6, caractérisé en ce que le support inerte et transparent est en polyester. 8 - Procédé d'enregistrement et de comptage des traces produites par les parti cules ionisantes, caractérisé en ce qu'on utilise un produit conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7.